Жасушалық тыныс алу

 Клеткалық тыныс алу

Бұл модульмен жұмыс жасап болғаннан кейiн, сiз мынаны iстей бiлуiңiз керек:

1. Гликолиздiң, лимон қышқылының циклы мен электрон тасымалдауының бастапқы косылыстары мен негiзгi соңғы өкiлдерiн атау.

2. Жоғарыда айтылған процестердiң орындары белгiлi болатын, клеткалық тыныс алудың жалпы кестесiне қысқаша сипаттама беру.

3. Нелiктен көптеген организмдерге оттегi қажет және клеткалық тыныс алудың қосалқы өнiмi-көмiртегiнiң қос тотығы мен су қалай түзiлетiнiн түсiндiру.

Гликолиздiң, лимон қышқылының циклы мен электрондар тасымалдануының эукариоттық және прокариоттық клеткадағы орнын көрсету.

Ашытқы тудыратын спирттiк ашу мен бұлшықет ұлпасындағы сүтқышқылының түзiлу процестерi арасындағы ұқсастық пен ерекшiлiктердi көрсете бiлу.

Осы процестегi түзiлетiн АТФ мөлшерi бойынша тыныс алу мен ашуды салыстыру.

Тағамды шамадан тыс пайдалану нелiктен семiздiкке әкеп соқтыратынын түсiндiру.

Клеткадағы әртүрлi процестерге –белок синтезiне, заттың белсендi тасымалдануына, бұлшықет жиырылуына, клетканың бөлiнуiне және т.б. энергия қажет. Бұл энергияның көзi ретiнде энергиялық қосылысқа бай АТФ болып табылады. (аденозинтрифосфат). Қоректi затты ыдырата отырып, фотосинтездеушi және фотосинтездемейтiн организмдердiң барлығы АТФ –тi түзедi. Осы ыдырау кезiнде қоректiк заттардағы энергия босайды, сол энергияны пайдалана отырып неорганикалық фосфат (фн) АДФ-ке қосылып, АТФ ситезделедi.

Көптеген организмдерде қоректiк заттар ыдырап, ондағы энергия клеткалық тыныс алуда бөлiнiп, құрамындағы молекулярлы оттегi (О2) қолданылады. Тыныс алудың бастапқы заттары энергияға бай органикалық молекулалар мен оттегi, ал қосалқы өнiмдерi –энергияға аз қосылыстар, яғни көмiртегiнiң қостотығы мен су.

Тыныс алу процестерiнiң жалпы теңдеуi мынандай :

9; органикалық молекулалар . Осындай теңдеумен жану процесi де жазылады: жану кезiнде органикалық заттарды бұзу үшiн (мысалы, ағаш немесе мұнай) О2 қолданылады және соңғы өнiмдерi де көмiртегiнiң қос тотығы мен су болады. Сонымен бiрге, жану кезiнде өте көп мөлшерде энергия жылу және жарық түрiнде бөлiнедi. Бiрақ, жану кезiнде энергия тез бөлiнсе, тынысалуда ол бiртiндеп, аз мөлшерде, бiрнеше кезеңнен тұратын процесте бөлiнедi. Бұл клеткаларда бөлiнген энергияны ұстап қалып, АТФ түрiнде сақтауға мүмкiндiк жасайды, егер энергия жану кезiндегiдей бөлiнсе, бұл процесс мүмкiн емес едi.

Кейбiр клеткалар оттегi жоқ немесе жеткiлiксiз жерде тiршiлiк етедi. Бұл клеткалар АТФ синтезiн, ашудың көптеген түрлерiнiң бiреуiмен жүргiзедi, яғни бұл ашуда соңғы өнiмдерi органикалық қосылыстар болатын қоректiк заттардың ыдырауы жүредi. Клеткалық тыныс алу процесiнде глюкозаның толық ыдырауы қалай жүретiндiгiмен танысамыз. Одан кейiн ашудың келесi екi түрiн қарастырамыз. Соңынан, организмдер тыныс алуға глюкозаның орнына басқа субстраттарды қалай қолданатынын және тыныс алу жолының клетканың басқа биохимиялық жолдармен байланысын оқып үйренемiз.

Кейбiр бактериялар тыныс алуға оттегi емес, кейбiр биорганикалық заттар қолданады.

Клеткалық тыныс алу.

Тыныс алу туралы жалпы мәлiметтер.

    Тыныс алу процесiн бiз глюкоза, алтыбұрышты қанттардан бастаймыз. Тыныс алуда глюкоза бiрнеше ұзын тiзбектi кезеңнен тұрады. Кейбiр кезеңдерде глюкоза молекулаларының химиялық байланысындағы энергия АТФ синтезiне жұмсалады. Нәтижесiнде глюкоза құрамындағы энергия АТФ-тың жоғарғыэнергетикалық фосфатты байланыста жиналады.

Тыныс алудағы түзiлген АТФ-тың көп бөлiгi сутегi ионы (Н+-резервуар) қорының энергиясын пайдалана отырып синтезделедi. Н+ ионының көзi қоректiк заттардың ыдырауының әртүрлi кезеңдерiнде бөлiнген сутегi атомы болып табылады. Сондықтан, тыныс алуды оқып зерттей отырып, бiз сутегi атомының, әсiресе олардың құрамындағы протон мен электронның қозғалысына көп көңiл бөлуiмiз керек.

Тыныс алу мен ашудың кезеңдерi ферменттермен катализденедi. Көптеген ферменттерге субстраттан (реакцияның бастапқы заттары) басқа ерекше молекулалар, коферменттер керек. Көптеген жағдайларда коферменттер тағамдағы дәрумендерден синтезделедi. Бiз сөз қозғайық деп отырған коферменттер, тасымалдаушылар, олар бiр реакциядан екiншiге атомдар немесе атомдар тобын тасымалдайды. Коферменттердiң өмiр ұзақтығы жоғары, сондықтан олар бiрнеше рет қолданылады, олар организмге өте аз мөлшерде қажет. Сондықтан бiзге олардың аз мөлшерi ғана керек болады.

Тыныс алу процесiн үш негiзгi тiзбектi реакцияларға бөлуге болады:

    1. Гликолиз.

Гликолиз реакцияларында глюкозаның алтыбұрышты молекуласы (С6) пируваттың екi үшбұрышты қосылысына (С3) ыдырайды. Екi негiзгi өнiмi түзiледi, АТФ және сутегi атомы (гликолиз-фильмi). Сутегi атомдары коферментке қосылады, ол сутегiнiң тасымалдаушысы, яғни НАД+-қа (никотиномидадениндинуклеотид), ол тотықсызданып, НАД+ Н-қа өтедi (НАД+ НАДФ+ -өте ұқсас, яғни фотосинтездегi сутегiнi тасымалдайтын коферментке ұқсас).

2. Лимон қышқылының циклы.

Лимон қышқылының циклiнде пируваттан бөлiнген қоскөмiртектi топтар көмiртегiнiң қос тотығын түзе отырып ыдырайды. Цикл нәтижесiнде қосымша АТФ және сутегiсi бар тасымалдаушылар – негiзiнен НАД*Н, сонымен бiрге ФАД Н2 –ның мөлшерi түзiледi (ол сутегiнiң тасымалдаушысы болатын тағы бiр коферменттiң тотықсызданған түрi, яғни флавинадениндинуклеотид немесе ФАД).

3. Электрондар тасымалдаушылардың тiзбегi (электротасымалдаушы тiзбек).

Түзiлген НАД*Н және ФАД*Н2 өздерiнiң сутегi атомдарын электрон мен Н+ ионына ыдырататын тасымалдаушы тiзбекке әкеледi, кейiн Н+ ионын Н+ -резервуарына жинайды. Ал Н+ — резервуары энергияны АТФ синтезiне бередi. Электронтасымалдауыш тiзбектен кеткен электрондар басқа көздерден келген оттегi және сутегi ионымен қосылып, су түзедi.

Гликолиз.

    Гликолиз – тынысалу процесi мен көптеген ашу түрлерiне ортақ реакциялардың тiзбегi. Гликолиз кезiнде АТФ-тың аздаған мөлшерi синтезделедi. Бактериялардың көптеген түрлерi, саңырауқұлақтар және майда омыртқасыздарға гликолиз процесiндегi түзiлетiн осы АТФ жеткiлiктi. Бiрақ олардың көпшiлiгiнде, жоғарғы организмдерге тән, клеткаға көп мөлшерде синтезделетiн лимон қышқылының циклы және электрондар тасымалдау тiзбегi бар. Реакцияның бұл екi тiзбегiне оттегi қажет (тек кейбiр бактерияларға қажет емес), сондықтан көптеген организмдерде бұл процестер оттегi қатысуымен жүредi. Лимон қышқылы циклы мен электрондар тасымалдау тiзбегi бар организмдерде, гликолиздiң маңызы лимон қышқылына қажеттi пируват жасау. Оттегi жоқ болса, АТФ көзi тек гликолиз болады.

Гликолиз реакциясын катализдейтiн ферменттер, цитоплазмада ерiген күйде болады. Гликолиздiң кезеңдерiн фильмнен көрiңiз. Оны асықпай, түзiлудiң табиғатын түсiну үшiн әр реакцияның әрқайсысының бастапқы қосындылары мен соңғы өнiмдерiн қараңыз. Бұл реакциялардың барлығын есте сақтауға тырыспаңыз. Бiз оларды тек биохимиялық жолды түсiну үшiн көрсеттiк.

Сонымен, гликолиз кезiнде глюкозаның алтыбұрышты молекуласы АТФ-тiң төрт молекуласын және екi НАД*Н + Н+ -тi түзе отырып екi пируваттың үшбұрышты молекуласына дейiн ыдырайды. Гликолиз процесiне АТФ-тың екi молекуласы пайдаланылған гликолиздегi өнiм 2 АТФ және 2 (НАД*Н + Н+ ) молекулалары. НАД*Н кейiн өзiнiң сутегi атомын электронтасымалдаушы тiзбекке бередi. Қорыта айтқанда, гликолиз глюкозаны пируватқа айналдырып (ол кейiн ары қарай ыдырайды), НАД*Н және биологиялық қажеттi энергияны АТФ түрiнде түзедi.

Пируваттың ары қарай ыдырауы. Лимонқышқылының циклы.

Гликолиз цитоплазмада жүредi. Эукариоттарда гликолиздiң нәтижесiнде түзiлген НАД* Н+Н+ және пируват митохондрияға өтедi, ол жерде тыныс алу аяқталады. Митохондриясы жоқ прокариоттарда тыныс алу реакциялары цитоплазмада және клеткалық мембраналарда жүредi.

Тыныс алудың жеке кезеңдерiн қарастырар алдында, митохондрияның құрылысы жөнiнде айта кетейiк. Цитоплазмадан митохондрия сыртқы мембрана арқылы бөлiнген. Ол мембрананың өткiзгiштiгi жоғары, сондықтан көптеген қосылыстар одан өте алады. Iшкi мембрана өткiзгiштiгi төмен. Iшкi мембранамен қапталған iшкi компартментте лимонқышқылы циклының кейбiр ферменттерi бар. Бұл циклдың қалған ферменттерi электронтасымалдаушы тiзбегiнiң компоненттерi секiлдi, сыртқы мембранада немесе оған қосылып тұрады. Электронтасымалдаушы тiзбек Н+ ионын iшкi немесе сыртқы мембрана аралығындағы кеңiстiкке жинайды, ол Н+ резервуарының ролiн атқарады. (16-сурет)

9; Пируват митохондрияға өтiп, кофермент А мен және НАД+-пен реакцияларға түседi. Пируваттан көмiртегiнiң бiр атомы және оттегiнiң екi атомы түзiледi (көмiртегiнiң қос тотығы молекуласы түрiнде), ал кофермент А мен қоскөмiртектi ацетил тобы қалады, бұл қосылысты ацетилкофермент А немесе ацетил-КоА деп атайды. Бiр мезгiлде НАД+ 2Н –ты қосады. Ацетил -Ко А лимонқышқылы циклына бағытталады.

9; Лимон қышқылының циклы үшкарбонды қышқылдар циклы деген атпен де белгiлi ( лимон қышқылында 3 карбоксил тобы бар екенiн еске түсiремiз) немесе Кребс циклы, 30-жылдары осы циклды ашып жаңалығы үшiн 1953 ж. Нобель сыйлығын алған сэр Ганс Кребс атымен аталады.

Ацетилкофермент өзiнiң ацетильдi тобын төртбұрышты қосылыс- қымыздық сiрке қышқылына бередi, нәтижесiнде алты бұрышты қосылыс-лимон қышқылы түзiледi. Кофермент А-ның өзi босатылып, жаңа ацетильдi топты өзiне қоса алады. Бiрнеше ферменттердiң әсерiнен лимон қышқылынан көмiртегi қостотығының молекуласы түрiнде алтыдан екi көмiртегi атомы бөлiнiп шығады, ал қалған төрт көмiртектi қосылыс соңынан қымыздық сiрке қышқылының жаңа молекуласына айналады, ол ацетилкофермент А-дан жаңа ек

1 2 3

скачать работу

Отправка СМС бесплатно