Жасушаларды энергиямен қамтамасыз ету. Энергия көздері

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 05:33

Вирустардан басқа барлық тірі организмдер жасушалардан тұрады. Олар өсімдіктің немесе жануардың тіршілігіне қажетті барлық процестерді қамтамасыз етеді. Жасушаның өзі жеке организм болуы мүмкін. Ал мұндай күрделі құрылым энергиясыз қалай өмір сүреді? Әрине жоқ. Сонымен, жасушаларды энергиямен қамтамасыз ету қалай жүреді? Ол төменде талқылайтын процестерге негізделген.

Жасушаларды энергиямен қамтамасыз ету: ол қалай жұмыс істейді?

Энергияны сырттан алатын жасушалар аз, оны өздері өндіреді. Эукариоттық жасушалардың өзіндік «станциялары» бар. Ал жасушадағы энергия көзі – митохондрия – оны түзетін органоид. Бұл жасушалық тыныс алу процесі. Оның арқасында жасушалар энергиямен қамтамасыз етіледі. Бірақ олар тек өсімдіктерде, жануарларда және саңырауқұлақтарда болады. Бактерия жасушаларында митохондриялар болмайды. Сондықтан оларда жасушаларды энергиямен қамтамасыз ету тыныс алу емес, негізінен ашыту процестеріне байланысты болады.

Митохондриялардың құрылымы

Бұл эукариоттарда пайда болған екі мембраналы органоидкішірек прокариоттық жасушаны сіңіру нәтижесінде эволюция процесіндегі жасуша. Бұл митохондриялардың өздерінің ДНҚ мен РНҚ, сондай-ақ органеллалар үшін қажетті ақуыздарды өндіретін митохондриялық рибосомалардан тұратынын түсіндіре алады.

Ішкі мембранада кристалдар немесе жоталар деп аталатын өсінділер бар. Кристада жасушалық тыныс алу процесі жүреді.

Екі мембрананың ішінде болатын нәрсе матрица деп аталады. Оның құрамында ақуыздар, химиялық реакцияларды жылдамдату үшін қажетті ферменттер, сондай-ақ РНҚ, ДНҚ және рибосомалар бар.

Жасушалық тыныс – өмірдің негізі

Ол үш кезеңде өтеді. Олардың әрқайсысын толығырақ қарастырайық.

Бірінші кезең - дайындық

Бұл кезеңде күрделі органикалық қосылыстар қарапайымға ыдырайды. Осылайша, белоктар аминқышқылдарына, майлар карбон қышқылдары мен глицеринге, нуклеин қышқылдары нуклеотидтерге, көмірсулар глюкозаға ыдырайды.

Гликолиз

Бұл аноксиктік кезең. Бұл бірінші кезеңде алынған заттардың одан әрі ыдырауында жатыр. Бұл кезеңде жасуша пайдаланатын энергияның негізгі көздері глюкоза молекулалары болып табылады. Олардың әрқайсысы гликолиз процесінде пируваттың екі молекуласына ыдырайды. Бұл келесі он химиялық реакция кезінде болады. Алғашқы бестіктің арқасында глюкоза фосфорланады, содан кейін екі фосфотриозға бөлінеді. Келесі бес реакция екі молекула түзедіATP (аденозин үшфосфор қышқылы) және ПВХ екі молекуласы (пирожүзім қышқылы). Жасушаның энергиясы дәл ATP түрінде сақталады.

Бүкіл гликолиз процесін келесідей жеңілдетуге болады:

2ОРТ+2ADP + 2H₃RO₄ + C₆H12_O6 → 2H2_{O + 2АСЫ}. ^N2 _+2S3_N4_O 3 _{+ 2ATP}

Осылайша, глюкозаның бір молекуласын, екі АДФ молекуласын және екі фосфор қышқылын пайдалана отырып, жасуша екі ATP молекуласын (энергия) және пирожүзім қышқылының екі молекуласын алады, оны келесі қадамда пайдаланады.

Үшінші кезең - тотығу

Бұл кезең тек оттегі болған кезде болады. Бұл кезеңнің химиялық реакциялары митохондрияда жүреді. Бұл жасушалық тыныс алудың негізгі бөлігі болып табылады, оның барысында ең көп энергия бөлінеді. Бұл кезеңде оттегімен әрекеттесетін пирожүзім қышқылы суға және көмірқышқыл газына дейін ыдырайды. Сонымен қатар, бұл процесте 36 АТФ молекуласы түзіледі. Сонымен, жасушадағы энергияның негізгі көздері глюкоза мен пирожүзім қышқылы болып табылады деген қорытынды жасауға болады.

Барлық химиялық реакцияларды қорытындылап, егжей-тегжейлерді ескермей, жасушалық тыныс алудың бүкіл процесін бір оңайлатылған теңдеумен өрнектей аламыз:

6O₂ + C₆N₁₂O_{6 + 38ADP + 38H}3_RO4 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP.

Осылайша, глюкозаның бір молекуласынан, оттегінің алты молекуласынан тыныс алу барысында,отыз сегіз АДФ молекуласы және фосфор қышқылының бірдей мөлшері, жасуша 38 АТФ молекуласын алады, олардың түрінде энергия сақталады.

Митохондриялық ферменттердің әртүрлілігі

Жасуша тыныс алу арқылы өмірлік энергия алады – глюкозаның тотығуы, содан кейін пирожүзім қышқылы. Бұл химиялық реакциялардың барлығы ферменттер – биологиялық катализаторларсыз жүруі мүмкін емес еді. Митохондриядағыларды қарастырайық - жасушалық тыныс алуға жауапты органеллалар. Олардың барлығы оксидоредуктазалар деп аталады, өйткені олар тотығу-тотықсыздану реакцияларының пайда болуын қамтамасыз ету үшін қажет.

Барлық оксидоредуктазаларды екі топқа бөлуге болады:

• оксидаза;
• дегидрогеназа;

Дегидрогеназалар өз кезегінде аэробты және анаэробты болып бөлінеді. Аэробты тағамдарда организм В2 витаминінен алатын кофермент рибофлавин бар. Аэробты дегидрогеназалар кофермент ретінде NAD және NADP молекулаларын қамтиды.

Оксидазалар алуан түрлі. Ең алдымен, олар екі топқа бөлінеді:

• құрамында мыс барлар;
• құрамында темір барлар.

Біріншісіне полифенолоксидазалар, аскорбатоксидазалар, екіншісіне – каталаза, пероксидаза, цитохромдар жатады. Соңғысы өз кезегінде төрт топқа бөлінеді:

• цитохромдары a;
• цитохромдар b;
• цитохромдар c;
• цитохромдар d.

Цитохромдар aқұрамында темір формилпорфирин, цитохромдар b - темір протопорфирин, с - алмастырылған темір мезопорфирин, d - темір дигидропорфирин бар.

Энергия алудың басқа жолдары мүмкін бе?

Жасушалардың көпшілігі оны жасушалық тыныс алу нәтижесінде алатынына қарамастан, оттегінің болуын қажет етпейтін анаэробты бактериялар да бар. Олар ашыту арқылы қажетті энергияны шығарады. Бұл оттегінің қатысуынсыз ферменттердің көмегімен көмірсулардың ыдырауы, нәтижесінде жасуша энергия алатын процесс. Химиялық реакциялардың соңғы өніміне байланысты ашытудың бірнеше түрі бар. Бұл сүт қышқылы, спирт, май қышқылы, ацетон-бутан, лимон қышқылы болуы мүмкін.

Мысалы, алкогольдік ашытуды қарастырыңыз. Оны келесідей көрсетуге болады:

S₆N₁₂O₆ →С2_Н5_{OH + 2СО}2

Яғни, бактерия глюкозаның бір молекуласын этил спиртінің бір молекуласына және көміртегі оксидінің (IV) екі молекуласына ыдыратады.