2015-03-20
4558
Е – витамині жануарлардың ағзасында жетіспесе, жануарлардың жыныс мүшелерінің бұзылуына әкеп соғады. Бұл витамин төрт жоғарғы мо-лекулалы циклды спирттердің қоспасы болып табылады, олар: a,b,g және d-токоферолдар.
Төменде Е - a токоферолдың құрылымдық формуласы көрсетілген.
Е–витаминдері дәндердің ұрығында және жасыл жапырақтарда әлдеқайда көп болады.
Бақылау сұрақтар:
1. А витамині химиялық құрылысы, авитаминозы
2.D витамині химиялық құрылысы, авитаминозы
3. Е- витамині химиялық құрылысы, авитаминозы
4. К- витамині химиялық құрылысы, авитаминозы
Дәріс №11
Тақырып: Суда еритін витаминдер.
Жоспар:
1. Суда еритін витаминдерге жалпы сипаттама
2. В1 витамині / тиамин.
3. В2 витамині / рибофлавин/.
4. В3 витамині / пантотен қышқылы/.
5. В6 витамині /пиридоксин/. В12 витамині / цианкобаламин/.
6. С витамині /аскорбин қышқылы/.
Дәріс мақсаты: Суда еритін витаминдердің организмге әсер ету механизмдерімен танысу.
|
|
|
Дәріс мәтіні (қысқаша):
1. Суда еритін витаминдерге В1, В2, В3, В5 /РР/, В6, Вс, В12, Н, С және Р жатады. В тобындағы витаминдер – суда еритін, организмдегі зат алмасуға үлкен әсер ететін активті заттар. Бұл витаминдер және олардың туындылары көптеген ферменттердің құрамына кофермент ретінде енеді. Организмдегі зат алмасудың жүйелілігі және бағыты осыларға байланысты. В тобындағы витаминдердің біреуі жетіспесе, организмдегі биохимиялық реакциялар бұзылып, алуан түрлі патологиялық процестер пайда болады.
2. В1 витамині / тиамин. Тиаминнің биологиялық активтігі фосфорлану процесінен кейін ғана пайда болады. Тиаминнің фосфорлы туындысы тиаминпирофосфат липоев қышқылымен бәрігіп, пирожүзім қышқылын карбоксилсыздандыру құбылысына қатысатын ферменттер құрамына кіреді.Тиамин жетіспегенде карбоксилазаның пайда болуы бұзылып, пирожүзім қышқылы одан әрі ыдырамағандықтан оның қандағы мөлшері бірсыпыра көбейеді. Ал пирожүзім қышқылының жиналуы орталық және шеткі жүйке жүйелері бөлімдерінің қызметіне ұнамсыз әсер ететіндіктен полиневрит ауруы пайда болады.
3. В2 витамині / рибофлавин/.Осы витамин тотықтандыратын сары ферменттер /ФАД, ФМН/ құрамына кіреді. Бұл витамин көмірсулардың алмасуына, глюкоза мен галактозаның ішекте сіңірілуіне қатысады. Көру органының, жыныс бездерінің, жүйке жүйесінің қалыпты қызметіне және төлдің құрсақта өсуіне рибофлавин қажет.
|
|
|
Рибофлабин жетіспеуінен организмдегі органикалық заттардың тотығуы бұзылады. Мысалы, бұл жағдайда қанттардың алмасуы бұзылып, бауырдағы гликогеннің пайда болуы төмендеп, сүт пен пирожүзім қышқылдарының тотығуы тоқтайды.
Рибофлабин жетіспеген жағдайда организм ақуыз пен амин қышқылдарын нашар пайдаланады.
4. В3 витамині / пантотен қышқылы/. Пантотен қышқылы / грек. Пантос – желаяқ/ 1943 жылы қолдан жасалды. Пантотен қышқылы ашық сары, жабысқақ сұйық. Бұл қышқыл өзінің биологиялық активтігін организмде А коферменті ретінде көрсетеді.
Пантотен қышқылы жеткіліксіз болса, организмнің өсіп – жетілуі баяулайды, терісі зақымданады, жүйке жүйесінің қызметі және ішкі секреция бездерінің жұмысы бұзылады.
1914жылы К. Функ пеллагра ауруын жазатын заттың табиғатын анықтады. Бұл зат никотин қышқылы болып шықты.
Никотин қышқылы – ақ түсті, қышқылдау, суда жақсы еритін, кристалдар. Ол жоғары температураға, күн сәулесіне, ауаға, сілтілі ерітінділерге тұрақты. Никотин қышқылы амидінің де витаминдік қасиеті бар.
Никотинамид зат алмасуына өте қажетті ферменттердің /кодегидраза, кодегидрогеназа, немесе НАД, НАДФ/ құрамына коферменттер ретінде кіреді. Ал бұл ферменттер сутегінің алмасуына әсер етеді. Бұл витаминнің рационда жетіспеуі пеллагра дейтін ауыр індетке ұшыратады.
5. В6 витамині /пиридоксин/.В6 витамин тобына пиридоксил немесе пиридоксин, пиридоксаль мен пиридоксамин кіреді.
Пиридоксин жетіспегенде жануарлардың азықты пайдалануы мен өсуі нашарлап, терісі қабынып /дерматид/, аяқтары құрысып және жансызданып, қандағы темірдің мөлшері көбеюіне қарамастан қанның жалпы мөлшері азайып гипохромдық анемия пайда болады.
В12 витамині / цианкобаламин/. Витаминнің құрамында кобальт болғандықтан, оны оны кобаламин деп атайды.
6. С витамині /аскорбин қышқылы/. С витамині су мен метиль спиртінде жақсы, этиль спиртінде нашар еритін, ацетон мен эфирде ерімейтін ақ кристалды ұнтақ.
Химиялық жағынан С витамині – аскорбин қышқылы. Организмде бос аскорбин қышқылы қалпына келтірілген / аскорбин қышқылы/ және тотыққан /дигидроаскорбин қышқылы/ түрінде кездеседі.
С витаминнің жануарлар организміндегі физиологиялық мәні өте үлкен. Клеткалардың тыныс алуына, ақуыздар мен қанттар алмасуына қатысу, организмнен улы заттарды шығару – аскорбин қышқылының негізгі биологиялық ролі. Аскорбин қышқылы дәнекер тканінің, коллаген мен хондрамукоид ақуыздарының бауырдағы гликогеннің пайда болуына, қарын шырынының бөлінуіне, тирозин қышқылының тотығуына, нуклеин қышқылдарының өзгеруіне қатысады.
С авитаминозының белгілері:
С витаминінің ұзақ уақыт жетіспегендігінен құрқұлақ ауруы пайда болады. Бұл авитаминоздың төрт белгісі бар: ішектің зақымдануы, ет пен теріге қан құйылу, буын мен сүйектердің өзгеруі және қанның азаюы.
Бақылау сұрақтар:
1. В1 витамині (тиамин), химиялық табиғаты мен әсер ету механизмі.
2. В2 витамині (рибофлавин), оның құрылысы мен тотығу-тотықсыздану реакцияларына қатысуы.
3. В3 витамині (пантотен қышқылы), оның коэнзим А-ны түзуге қатысуы.
|
|
|
4. В6 витамині (пиридоксин), оның формалары (пиродоксол, пиридоксаль, пиридоксамин), қайта аминдену реакцияларын жүзеге асырудағы маңызы.
5. В12 витамині (цианкобаламин), В15 витамині (пангам қышқылы), оның бір көміртекті фрагменттерді тасуға қатысуы.
6. Вс витамині (птероилглутамин қышқылы), оның қатысында метильді, оксиметильді және формильді топтарды тасу механизмі.
7. Вт витамині (карнитин), оның насекомдарда зат алмасудағы маңызы.
8. Холин, оның метил топтарымен қамтамасыз етудегі қызметі.
9. С витамині (аскорбин қышқылы), оның тотыққан және тотықсызданған түрлерінің құрылысы
10. С және Р витаминдері әсерінің өзара тәуелділігі.
11. Н витамині (биотин), оның құрылысы мен карбоксилдену реакцияларындағы рөлі
Дәріс №12
Тақырып: Нуклеин қышқылдары. Жалпы сипаттама.
Жоспар:
1. Нуклеин қышқылдарының сипаттамасы
2. Пуриндік және пиримидиндік негіздер
Дәріс мақсаты: Нуклеин қышқылдарының құрылысы, қасиеттерімен танысу
Дәріс мәтіні (қысқаша):
Нуклеин қышқылдары. Олардың құрылымы және биологиялық функциясы
Нуклеин қышқылдары биологиялық күрделі полимерлер. Олардың молекулалары нуклеотидтерден құралған.
Нуклеин қышқылдары толық гидролизденгенде олар пурин немесе пиримидин туындыларына, фосфор қышқылына және пентозаларға (рибоза немесе дезоксирибаза) ыдырайды.
Рибаза немесе дезоксирибаза пурин немесе пиримидин туындыларымен әрекеттескенде нуклеозидтер түзіледі.
3. Моносахаридтер (пентозалар):
Бақылау сұрақтар:
1. Нуклеин қышқылдарының жалпы сипаттамасы
2. Пуриндік негіздер: аденин, гуанин
3. Пиримидиндік негіздер: цитозин, тимин, урацил
Дәріс №13
Тақырып: Нуклеозидтердің және нуклеотидтердің құрылысы
Жоспар:
|
|
|
1. Нуклеозидтер құрылымы
2. Нуклеотидтердің құрылымы
Дәріс мақсаты: Нуклеозидтер мен нуклеотидтердің құрылсымен танысу.
Дәріс мәтіні (қысқаша):
1.Нуклеозидтер құрылымы:
2.Нуклеотидтердің құрылымы:
Нуклеотидтер – нуклеин қышқылдарын құрайтын негізгі құрылымдық бірлік. Н. бір-бірімен ковалентті байланыс арқылы байланысқан 3 түрлі хим. бөліктен тұрады: 1)көміртектің бес атомы бар қант (ДНҚ молекуласында дезоксирибоза, ал РНҚ-да – рибоза); 2) қанттың 1-көміртек атомымен ковалентті байланысқан пуриндік немесе пиримидиндік азоттық негізі. Бұл екі бөлік бірігіп нуклеозид деп аталатын құрылым түзеді. ДНҚ молекуласының құрамына пуринді негіздер – аденин (А), гуанин (Г) және пиримидинді негіздер – цитозин (Ц), тимин (Т) кіреді. РНҚ-ны да осы негіздер құрайды, тек тиминнің орнына мұнда урацил (У) болады (Т урацилден метилдік топ [–СН3] арқылы ажыратылады). Н-дің 3-бөлігін фосфатты топтар (фосфор қышқылының бір немесе бірнеше қалдығы) құрайды. Фосфатты топтар бір қанттың 5¢-көміртегі атомымен келесі қанттың 3¢-көміртегі атомы арасында фосфодиэфирлік байланыстар құру арқылы полимерлі тізбек түзеді. Н-ді кейде нуклеозид-5¢-монофосфат деп атайды. Мыс., аденин негізді нуклеотидті аденозин-5¢-монофосфат, гуанин негізді нуклеотидті гуанозин-5¢-монофосфат, т.с.с. Н. түссіз кристалл, суда жақсы ериді, органик. еріткіштерде ерімейді, металдармен, негіздермен тұз түзеді. Н. жоғары энергиялы қосылыстар болғандықтан организмдегі энергия алмасу мен жинаудағы маңызы зор.
Нуклеотидтер құрылысы
Нуклеотидтер - ДНҚ мен РНҚ-ның құрам бөліктері. ДНҚ молекуласындагы әрбір нуклеотид үш компоненттен тұрады: тимин, аденин, гуанин, және цитозин, азот қосылыстары, 5 мүшелікөміртекті көмірсулар, дезоксирибоза және фосфор қышқылының қалдығы. РНҚ, да көмірсулардан рибоза бар, ап азот қосылысынан тимин урацилмен алмасқан. [1]
Нуклеозидтердің және нуклеотидтердің номенклатурасы
| № | Азоттық негіздер | Нуклеозидтер | Нуклеотидтер |
| Аденин | Аденозин Дезоксиаденозин | Аденозинмонофосфат(АМФ) Дезоксиаденозинтрифосфат(d-АТФ) | |
| Гуанин | Гуанозин Дезоксигуанозин | Гуанозиндифосфат(ГДФ) Дезоксигуанозинтрифосфат(d-ГТФ) | |
| Цитозин | Цитидин Дезоксицитидин | Цитидинтрифосфат(ЦТФ) Дезоксицитидиндифосфат(d-ЦДФ) | |
| Тимин | Тимидин Дезокситимидин | Тимидинтрифосфат(ТТФ) Дезокситимидинмонофосфат(d-ТДФ) | |
| Урацил | Уредин Дезоксиуридин | Урединтрифосфат(УТФ) Дезоксиуридинтрифосфат(d-УТФ) |
Бақылау сұрақтар:
1. Нуклеозидтер: аденозин, гуанозин, цитидин, тимидин, уридин
2. Нуклеотидтер: аденозин-5-монофосфат (АМФ), АДФ, АТФ, ГМФ, ГДФ, ГТФ, ТМФ, ТДФ, ТТФ, ЦМФ, ЦДФ, ЦТФ, УМФ, УДФ, УТФ
Дәріс №14
Тақырып: Дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) және рибонуклеин қышқылы (РНҚ). Олардың құрылысы
Жоспар:
1. Нуклеин қышқылдарының сипаттамасы.
2. ДНҚ, РНҚ –ның биосинтезі және ыдырауы.
3. Нуклеин қышқылдарының атқаратын ролдері
Дәріс мақсаты: Нуклеин қышқылдардың организмде атқаратын ролімен танысу
Дәріс мәтіні (қысқаша):
Нуклеотидтер бір-бірімен реакцияласып полинуклеотидтерді түзеді (нуклеин қышқылдарын). Нуклеин қышқылдарының екі түрі бар. Олардың айырмашылығы молекуласындағы рибоза немесе дкокирибозаға байланысты. Молекула құрамына рибоза кірсе рибонуклеин қышқылы деп аталады (РНҚ). Ал дезоксирбаза кірсе дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ).
Нуклеин қышқылдарының тірі клеткадағы ролі өте зор.
ДНҚ-ның молекуласының қуалаушылық қасиеті бар. Олар генетикалық информацияны ұрпақтан ұрпаққа жеткізетін қосылыстар.
Ал РНҚ-ның молекуласының ролі ДНҚ-мен қатар тірі клеткада жүретін ақуыз синтезін белгілі бағытта жүргізу.
Тірі организмде нуклеин қышқылдары генетикалық информацияны сақтайтын және оны ұрпақтан ұрпаққа жеткізетін қосылыс.Тірі организмдердің ерекше қасиеттерінің бірі-олар өздеріне ұқсас, ата-аналық қасиеттерін қайталайтын организмдерді дүниеге келтіру. Бұл процестерді бұлжытпай жүзеге асыратын қосылыстар-нуклеин қышқылдары.
Нуклеотид қалдықтарынан құралған жоғары молекулалық органикалық қышқылдарды нуклеин қышқылдары деп атайды.Нуклеотидтердің молекуласы пурин немесе пиримидин негіздері D-рибаза (D-дезоксирибаза) және фосфор қышқылынан құралады.
ДНҚ және РНҚ тізбектерінің құрылымы
Нуклеотидтердің мыңдаған молекулалары полимерленіп нуклеин қышқылының макромолекулаларын түзеді. Бұл макромолекулалар поинуклеотидтер деп атайды. Құрамында дезоксирибазаның қалдығы бар нуклеотидті дезоксирибонулеотид дейді. Дезоксирибонуклеотидтердің қалдықтарынан құралған полинуклеотидті дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) деп атайды. ДНҚ -ның полинуклеотидтік тізбегін 4 нуклеотидтер құрайды: d-АТФ, d-ГТФ, d- ЦТФ және d- ТТФ. РНҚ -ның полинуклеотидтік тізбектері келесі 4 нуклеотидтердің қалдықтарынан құралған: АТФ, ГТФ, ЦТФ және УТФ. Бұл нуклеотидтер бір-бірімен фосфодиэфирлік байланыстар арқылы байланысады. Бір нуклеотидтің 5- гидроксил тобы екінші нуклеотидтің пентозасының 3- гидраксил тобы фосфат тобы арқылы байланысады. Азоттық негіздкр бірінші көмірсутекпен байланысады.Азоттық негіздердіңполинуклеотидтік тізбекте орналасуын біріншілік құрылым дейді.
Дезоксирибонуклеин қышқылы Рибонуклеин қышқылы
(ДНҚ) (РНҚ)
Бақылау сұрақтар:
1. Дезоксирибонуклеин және рибонуклеин қышқылдарының құрылымы.
2. Дезоксирибонуклеин қышқылының (ДНҚ) тірі организмде атқаратын ролі
3. Рибонуклеин қышқылының (РНҚ) тірі организмде атқаратын ролі
Дәріс №15
Тақырып: Организмдегі зат алмасу туралы жалпы түсінік.
Жоспар:
1. Зат пен энергия алмасуы — тірінің бөлінбес қасиеті.
2. Диссимиляция және ассимиляция.
Дәріс мақсаты: Зат алмасу тірі денелерде материяның өзгерістері өздігінен, заңды жүретін процесс екендігімен танысу.
Дәріс мәтіні (қысқаша):
Зат алмасу процесі дегеніміз белгілі бір тәртіппен кезектесіп келіп отыратын әр түрлі химиялық реакциялардың жиынтығы. Организм мен қоршаған сыртқы орта арасында үздіксіз зат және энергия алмасуы болып тұрады. Сыртқы ортамен зат алмасу организмге оттек, су және қоректік заттардың түсуінен басталады.
Сыртқы ортадан заттардың организмге енуінен бастап, ыдырау өнімдерін қайта тысқа шығаруға дейінгі күрделі өзгеру тізбегін зат алмасу деп атайды. Қоректенудің организмдегі алғашқы сатысы асқорыту процесі болып табылады.
Екінші сатысы – сіңіру немесе сорылу, яғни қарапайым заттардың қанға өтіп, организмнің клеткаларына таралуы.
Үшінші сатысы - аралық алмасу. Ол клеткаларда өтеді.
Төртінші сатысы – сыртқа шығарылуы. Зат алмасуының ақырғы өнімдерінің /СО2, Н20, Н3 және басқа да заттардың/ сыртқа шығарылуы. Зат алмасу процесінің екі қыры бар:
Ассисмиляция – организмге сыртқы ортадан енген басқа зататрдан оның клеткаларында өзіне тән заттардың түзілуі.
Диссимиляция – ассимиляцияға қарама – қарсы процесс. Диссимиляция деп организм клеткаларындағы органикалық қосылыстардың энергияны босатып, шығара отырып ыдырауы мен тотығуын, ал босап шыққан энергияны тіршілік әрекетіне пайдалануын айтады.
Негізгі алмасу дегеніміз барынша тынып күйде тіршілік етуге организмге қажетті энергияның ең аз мөлшері.
Тірі организмдердің ерекше қасиеті — олар зат алмасуға (метаболизмге) және көптеген әр түрлі химиялық реакцияларға қатысуға кабілетті болады. Сырткы ортамен үнемі зат алмасып отыру — тірі жүйелердің негізгі қасиеттерінің бірі. Жасушаларда биологиялық синтез және ыдырау процестері үздіксіз жүріп отырады. Синтез процесі жалпыанаболизм (гр. "ана" — тірі дене), ал ыдырау процесі катаболизм (гр. "ката" — өлі дене) деп аталады.
Синтез — бұл жай заттардың энергия жұмсау аркылы күрделі заттар түзу процесі. Мысалы, аминқышқылдарынан нәруыздар, моносахаридтерден күрделі көмірсулар, нуклеотидтерден нуклеин қышқылдары синтезделеді. Синтезделген заттар өсу процесі кезінде жасуша мен оның органоидтерінің түзілуі үшін және жұмсалған немесе зақымданған молекулаларды қалпына келтіру үшін пайдаланылады.
Ыдырау процесі кезінде күрделі заттардан жай заттар түзіліп, энергия бөлініп шығады. Мысалы, қанттар органикалық қышқыл мен спиртке ыдыраса, органикалық қышкылдар өз кезегінде көмірқышқыл газы мен суға ыдырайды. Зат алмасудың ерекше белгісі сол, мұнда анаболизм және катаболизм процестері бірдей уакытта сыртқы ортамен өзара тура байланыста жүреді.
Пластикалық алмасу
Пластикалық алмасу немесе анаболизм дегеніміз — биологиялық синтез реакцияларының жалпы жиынтығы. Пластикалық алмасуда жасушаға сырттан келіп түсетін заттардан жасушаішілік заттар түзіледі. Пластикалық алмасу реакцияларына мыналар жатады:
- қанттар мен полисахаридтердің синтезі;
- крахмал және целлюлозаның түзілуі;
- глицерин мен май кышқылдарынан майдың, органикалық қышқылдардан аминқышқылының, аминқышкылы мен қанттардан нуклеин кышқылдары азоттық негіздерінің синтезделуі.
Пластикалық алмасудың маңызды формаларының бірі — нәруыз биосинтезін қарастырамыз. Жасушада нәруыздар бүкіл тіршілігінде синтезделеді. Нәруыз биосинтезінде басты релді РНҚ және ДНҚ атқарады, оларға ядро мен рибосома қатысады. Жасуша ядросында және хромосомада нәруыз молекуласындағы аминкыпщылы қосылыстарыньщ орналасу реттілігі туралы ақпарат сақталады. Олар ДНҚ молекуласындагы төрт нуклеотид көмегімен жазылған, олар белгілі бір тәртіп бойынша кезектесіп отырады. Қатар орналасқан үш нуклеотид (триплет) бір аминқышқылын кодтайды, яғни оның нәруыз молекуласындағы орнын анықтайды. Сондықтан әрбір аминқышқылына өздерінің кодтық триплеті немесе кодоны сәйкес келеді.
Нәруыз молекуласындағы аминқышқылдарының орналасу реттілігін анықтайтын ДНҚ молекуласындағы нуклеотидтер қатарьын генетикалық код деп атайды. Генетикалық код белгілі бір қасиеттерімен сипатталады, ол — оның триплеттілігі мен әмбебаптылығы. Яғни, әрбір аминқышқылына үш нуклеотид реттілігі сөйкес келеді және барлық организмде бірдей аминқышкылдарын соларға сәйкес бірдей триплеттер кодтайды.
Бақылау сұрақтар:
1. Анаболизм.
2. Катаболизм.
3. Аралық зат алмасу.
Дәріс №16
Тақырып: Организміндегі энергия алмасуының ерекшеліктері.
Жоспар:
1. Зат алмасу энергетикасы.
2. Энергетикалық алмасуда АТФ-тың рөлі.
Дәріс мақсаты: Клеткада энергия трансформациялауға жауапты құрылымдарды ұйымдастырудың жалпы принциптерімен танысу.
Дәріс мәтіні (қысқаша):
1. Жануарлар организміне қажетті бүкіл энергия азықпен келеді. Энергияның сақталу заңы – абсолютті заң. Адам мен жануар организмдері энергияның сақталу заңына бағынады. Жылу бөле жүретін реакцияларды экзотермиялық, ал ал ортадан жылу сіңіре жүретін реакцияларды эндотермиялық деп ажыратады. калориялылығын арнайы құралдар – калориметрлер арқылы өлшейді. Организмде 1грамм май СО2 және Н2 0-ға дейін тотыққанда 9,3 ккал /38,9 кДж/, ал 1 грамм ақуыз және көмірсу –4,1 ккал /17,2 кДж/ энергия бөліп шығарады.
Тотығу реакциялары – экзотермиялық реакциялар. Қоректік заттар биологиялық тотыққан кезде бөлініп шығатын энергияны бос энергия деп атайды.
Бос энергия белгілі - бір жұмыс атқаруға пайдаланылады. Мысалы, 180,16 грамм глюкоза организмде тотыққан кезде 686 ккал/моль 2881 кДж/моль бөлініп шығады.
Синтездік реакциялар жүретін ассимиляция /анаболизм/ процесінің өтуі үшін сырттан келетін энергия қажет. Биологиялық жүйелерде ассимиляция процестері экзотермиялық процестерге ұштасудың арқасында өтеді.
Катаболизм процесі анаболизм процесінің жүруін қамтамасыз етеді. Тірі организмдегі бос энергияны жинауда, сақтау мен тасымалдауға қабілетті көптеген органикалық заттар қалыптасқан. Бұл заттар макроэргиялық заттар деп аталады. Олардың құрамында энергияға бай байланыстар болады, бұл байланыстар толқынды сызықша / / белгісімен таңбаланады.
2. Аденозинтрифосфор /АТФ/ неғұрлым кең таралған макроэргиялық қосылыс болып табылады. Әр түрлі биологиялық жұмыстарды атқаруға жұмсалатын химиялық энергия АТФ гидролизделгенде босап шығады.
Керісінше, АДФ мен фосфаттан АТФ түзілу кезінде 7,3 ккал мөлшеріндей энергия жұмсалу тиіс. Сонымен, экзотермиялық реакциялар нәтижесінде АТФ молекулалары түзіледі, ал бұлардың гидролиздену энергиясы организмде жүретін эндотермиялық реакциялар үшін жұмсалады. АТФ энергиясы көптеген реакцияларға қатысады /биосинтез, механикалық әрекеттер, қозу,иондар мен молекулалардың клетка мембранасы арқылы тасымалдануы және т.б.
Энергетикалық алмасу немесе диссимиляция немесе катаболизм дегеніміз — органикалық косылыстардың (нәруыздар, майлар, көмірсулар) ферментативтік ыдырау реакциялары мен энергияға бай қосылыстардың түзілу реакцияларының жиынтығы. Биосинтез реакциясын энергиямен қамтамасыз ететін әмбебапты қосылыстардың бірі — аденозинтрифосфат қышқылы (АТФ).
Аденозинтрифосфат қышқылы — нуклеотид, ол азоттық негіз — аденин, көмірсу — рибоза және үшфосфор қышқылы калдығынан тұрады.
Фосфор қышқылы қалдығының күшті теріс зарядты екені және олардың үш қалдығын бір-бірімен байланыстыру үшін көп энергия жұмсалатыны белгілі. Сондықтан да бұл байланыстарды макроэнергиялық (энергияға бай) деп атайды. Әрбір осындай байланыс үзілгенде, 32 кДж/моль энергия бөлініп шығады. Ал жай химиялық байланыс үзілген кезде, 12 кДж/моль энергия белінеді. АТФ-тан бір фосфат тобы босап шыкканда, АДФ (аденозиндифосфат), ал тағы бір фосфат тобы босап шыққанда, АМФ (аденозинмонофосфат) түзіледі. АТФ өзінің энергиясымен мынадай әр түрлі тіршілік процестерін жүзеге асырады. Олар: күрделі заттардың биологиялық синтезі; бұлшықет жұмысы; заттардың концентрация градиентіне қарсы тасымалдануы; электр тітіркеністерін еткізу; әр түрлі секреттер; жылу бөліп шығару процестері, т.б.
Адам және жануарлардың әрбір жасушасындағы АТФ молекуласының орташа саны бір миллиард шамасында екені дәлелденген, олар әр түрлі тіршілік процестеріне жұмсалады. Енді АТФ синтезін жүргізетін маңызды энергетикалық процесті қарастырайық.
Энергетикалық алмасу кезеңдері
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. Гликоз немесеанаэробты тыныс алу цитоплазмада оттектін қатысуынсыз жүретін процесс болып табылады. Гликолиз процесінде глюкоза немесе фруктоза екі-үш кеміртекті қосылыска ыдырайды. Содан кейін бұл қосылыстарда ферменттің өсер етуі нөтижесінде биологиялық тотығу процесі жүреді. Ол сутекті никотинамидадениндинуклеотид (НАД) деп аталатын заттың көмегімен тартып алып, НАД-НАДН-қа дейін тотықсызданады. НАДН-та АТФ сияқты биосинтезреакцияларын жүзеге асыруда энергетикалық зат қызметін аткарады. НАДН-тың энергетикалық қүндылығы 3 АТФ-ке тең. Гликолиздің соңғы сатыларында катализдік айналымдар кезінде 2 молекула АТФ түзіледі.
Бір молекула глюкоза ыдырағандағы гликолиздің жалпы энергетикалық тиімділігі 8 молекула АТФ-қа тең (2АТФ+2НАДН). Гликолиздің негізгі ыдырау жолы пирожүзім қышкылы түзілуімен аяқталады (СН3—CO—СООН). Гликолиз нәтижесінде түзілген пирожүзім қышқылының молекулалары организмнің түріне байланысты әрі қарай әр түрлі ашу процестеріне ұшырайды. Ашудың әрбір түрінің ез энергетикалық құндылығы болады. Ашу процесі адамның шаруашылық қызметінде сыра, шарап, қамыр ашытуда, сүт қышқылы өнімдерін, ашыған кырыққабат және бағалы қосылыстар (спирт, сірке қышқылы) өндіруде кеңінен колданылады.
Ашу процестері табиғатта кең таралған. Сондықтан гликолиз оттектің қатысуынсыз (АТФ және НАДН түрінде) энергия алу жолы болып табылады. Атап кететін жайт — гликолиз кезінде қанттар толық ыдырамайды.
· Энергетикалық алмасудың үшінші кезеңі, оттектің белсенді түрде қатысуымен жүреді. Бұл кезең аэробты тыныс алу деп аталады. Үшінші кезеңнің айрықша белгісі — мұнда органикалық заттар көмірқышқылы және суға дейін толық тотығады. Бұл кезде АТФ түрінде көп мөлшерде энергия бөлініп, қорға жинақталады. Мысалы, глюкозаның бір молекуласының гликолиздік ыдырауы нөтижесінде пайда болған пирожүзім қышқылының екі молекуласы тотыққанда, 30 молекула АТФ синтезделеді.
Аэробты тыныс алу ерекше органда — митохондрияда жүреді. Оны жасушаның "энергетикалық станциясы" деп атайды. Митохондриядағы аэробты тыныс алу екі процестен тұрады. Бірінші процесс — оттектің қатысуынсыз жүреді және осы циклді ашқан ағылшын ғалымының құрметіне Кребс циклі деп аталады. Бұл процесте пирожүзім қышқылынан түзілген органикалық қышқылдар бірқатар ферменттер әсерінен өзара бір-біріне айнала отырып, өзара айналымды жүзеге асырады. Кребс циклінде НАД және ФАД-тың (флавинадениндинуклеотид) қатысуымен органикалық қышқылдардың биологиялық тотығуы жүреді.
Бір циклдің жүруі барысында органикалық қышқылдардан төрт сутек (ЗНАДН+ІФАДН) және 2 молекула көмірқышқыл газы CO, бөлініп шығады. Кребс циклі, негізінен, митохондрияның матрикс деп аталатын сұйық фазасында өтеді. Митохондрияда жүретін келесі процесс тотыға фосфорлану деп аталады. НАД және ФАДН кұрамындағы сутек оттектің көмегімен суға дейін тотығады. Бұл процесс кезінде бір молекула НАДН тотықканда 3 молекула АТФ; бір молекула ФАДН тотықканда 2 АТФ синтезделеді.
Ағылшын биохимигі Митчелл АТФ синтезін түсіндіретін хемиосмостық теория ұсынды. Кребс циклі кезінде митохондрия матриксінде көп мөлшерде протондар жиналатыны белгілі. Соның нәтижесінде митохондрияның ішінде үлкен осмостық қысым пайда болады. Нөтижесінде протондар, матрикстен мембрана арқылы күшпен шығарылып, Н+АТФ-синтетаза ферменті бейорганикалық фосфат пен АДФ-тан АТФ-тың синтезделуін жүзеге асырады.
Фотосинтез нөтижесінде Жер атмосферасында молекулалық оттек пайда болғаннан кейін ғана аэробтық тыныс алудың мүмкіншілігі туды. Анаэробтық тыныс алумен (гликолиз) салыстырғанда, аэробтық тыныс алуда жасуша қорға жиналған АТФ макроэргтік энергиямен анағұрлым көп мөлшерде қамтамасыз етіледі.
Энергия алмасудың оттекті сатысында энергия бөлінеді. 1 г молекула глюкоза ыдырағанда 635 000 калория энергия бөлінеді. Энергия ферменттік реакциялардын нәтижесінде бірден емес, аздап, кезең-кезеңде босайды. АТФ-тық өрбір байланысы үзілгенде, 32 кДЖ/моль энергия бөлініп шығады. Ал жай химиялық байланыс үзілген кезде, 12 кДЖ/моль энергия бөлінеді.
Бақылау сұрақтар:
1. Макроэнергиялық қосылыстар мен макроэнергиялық байланыстар.
2. Тірі объектілерде энергия трансформациялау.
Дәріс №17
Тақырып: Нуклеин қышқылдарының алмасуы.
Жоспар:
1. Аралық өнімнің болуы, негізгі метоболит айналулардың жалпы жолдары.
Дәріс мақсаты: Адам организмінде зат алмасу процестерінің реттелуі және байланысымен танысу.
Дәріс мәтіні (қысқаша):
1.Асқазанда /ұлтабарда/ пепсин және тұз қышқылының әсерімен нуклеопротеидтердің көпшілігі нуклеин қышқылдарына және қарапайым ақуыздарға ыдырайды.
Нуклеин қышқылдарының ыдыралған өнімдері ащы ішіекте мононуклеотидтер, нуклеозидтер, пентозалар, пурин және пиримидин негіздері, фосфор қышқылы / оның эфирлері және тұздары/ түрінде сіңіріледі.
Тканьдер клеткасында нуклеин қышқылдары нуклеаза ферментінің әсерімен ыдырайды. Нуклеаза нуклеин қышқылдарының молекуласындағы байланыстарды біртіндеп бір ізділікпен үзеді:
Адениндезаминаза және гуаниндезаминаза ферменттері аденинді гипоксантин мен аммиакқа сумен әрекеттесу /гидролиз/ арқылы ыдыратады.
2. Гипоксантин және ксантин ксантиноксидаза ферментінің ықпалымен несеп қышқылына тотығады.
Пиримидин негіздерінің жануарлар тканьдеріндегі және кейбір микробтардағы ыдырауы урацилдың айналуы мысалында анықталған.
Нуклеин қышқылдарының биологиялық түзілуі негізгі 3 сатыдан тұрады:
а/ Пуриндік және пиримидиндік нуклеотидтердің түзілуі;
ә/ Нуклеотидтердің фосфорлануынан трифосфаттардың пайда болуы;
б/ Трифосфаттардың, ДНК –матрицасы болған жағдайда, нуклеин қышқылдарының молекуласына полимеризациялануы.
Пиримидиндік нуклеотидтерді құрайтын ең негізгі бастапқы затқа 5- монфосфат жатады. Ол урацилден, пентозадан және фосфаттан түзіледі. Нуклеин қышқылдарының / полинуклеотидтердің/ түзілуі пентозофосфор эфирлік байланыстары арқылы көптеген мононуклеотид қалдықтарының бір – бірімен қосылуынан болады.
«ДНК – «түртпе» мононуклеотидтерді орналастыру үшін «штамп» немесе «матрица» қызметін атқарады, ал одан жаңа ДНК –нің тізбегі түзіледі деп есептейді.
Бақылау сұрақтар:
1. Көмірсулар майлар және ақуыздардың зат алмасуында байланысы.
2. Организмде негізгі реттеу жүйелері.
Дәріс №18
Тақырып: Ақуыздардың алмасуы
Жоспар: 1. Ақуыздардың ыдырау жолдары.
2. Амин қышқылдары метаболизмі.
Дәріс мақсаты: Ақуыздар мен нуклеин қышқылдарының алмасуы клетка метаболизмінің орталығы екендігі түралы түсінік қалыптастыру.
Дәріс мәтіні (қысқаша):
1. Ас қорыту жолында ақуыздар амин қышқылдарына дейін ыдырауға кенеледі. Асқорыту сөлдерінің әсерімен азық ақуыздары амин қышқылдарына дейін ыдырайды.
Ақуыздар амин қышқылдары, төмен молекулалы пептидтер
және простетикалық топтың құрамды бөлігі түрінде сіңіріледі. Олардың сіңірілетін жері – ішектің шырышты қабығындағы эпителий клеткаларының ішкі қуысына бағытталған жағындағы өте нәзік талшық іспеттес иректі өскіндер.
Сіңірілген ақуыздардың өнімі қақпа көктамыры арқылы бауырға түседі. Амин қышқылдары бауыр көктамырынан үлкен қанайналым шеңберіне өтіп органдар, тканьдер және клеткаларға тартылады, біраз бөлігі лимфа жүйесіне түседі.
2. Амин қшқылдарының көп мөлшері ақуыздарды, кейінгі біраз бөлігі- гормондар, ферменттер және басқа биологиялық активті заттарды синтездеуге, ал қалған бөлігі аминсізденіп қайтадан аминденіп энергетикалық шикізат ретінде және липидтердің, көмірсулардың, нуклеин қышқылдарының биологиялық түзілуіне материал болып пайдаланылады.
Құрамы мен құрылысы күрделі болғандықтан, ақуыздардың қасиеттері де алуан түрлі. Олардың құрамында әр түрлі химиялық реакцияларға түсетін функционалдық топтар бар.
1. Ақуыздар — екідайлы электролиттер. Ортаның белгілі бір рН мәнінде олардың молекулаларындағы оң және теріс зарядтар бірдей (изоэлектрлік нүкте деп аталады) болады. Бұл — ақуыздардың маңызды қасиеттерінің бірі. Бұл нүктеде ақуыздар электрбейтарап болып, суда еруі азаяды. Ақуыздардың осы қасиеті технологияда ақуызды өнімдер алуға қолданылады.
2. Ақуыздардың гидролизі. Сілті немесе қышқыл ерітінділерін қосып қыздырғанда, ақуыздар гидролизденіп, аминқышқылдарын түзеді: 
Ақуыздардың ағзадағы өзгерісі
Ақуыздар аса маңызды тағамдық, заттар (ет, жұмыртқа, сүт, нан, т.б.) құрамында болғандықтан, ас қорыту жолдарында ферменттер әсерінен аминқышқылдарына дейін ыдырап гидролизденеді. Аминқынщылдары ішек қабырғалары арқылы қанға өтеді. Көмірсулар мен майлардан айырмашылығы — аминқышқылдары ағзада қор болып жиналмайды. Олардың біразы адам немесе жануар ағзасының өзіне тән ақуызын түзеді. Ал аминқышқылдарының бір бөлігі ақуыз емес азотты қосылыстардың, нуклеин қышқылдарының синтезіне жұмсалады.
Амин қышқылдарының ыдырауы
Амин қышқылдарының жалпы ыдырау процестері
