Энергия алмасуы

Энергия алмасуды жануарлар ағзасындағы энергияның айналуы деп қарастыруға болады. Энергияның алмасу механизмдерін зерттейтін ғылым биоэнергетика деп аталады. Бұл ғылымның дамуына Энгельгард, М. Н. Любимова, Белицер, Скулачев (СССР), Чанс (АҚШ), Митчелл (Англия), Мейергоф (Германия) атты ғалымдар үлкен үлес қосты. Биосферадағы энергия ағымын мынадай түрде көрсетуге болады Барлық жасушалық энергияның алғашқы қайнар көзі - күн сəулесі. Жасуша тіршілігіне қажетті 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 0,02% ғана сіңіре алады. Сол энергияның есебінен органикалық заттарды синтездейді. Өз кезегінде өсім діктер 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 сəулесі энергиясы химиялық қосылыстардың энергиясына айналады. Фотосинтез реакциясын мынадай теңдеумен көрсетуге болады 2847 кДж/моль

6H2O + 6CO2C 6H12O6+ 6O2

Күн сəулесі энергиясын өсімдік жапырағындағы хлорофилл молекуласы сіңіріп алып, оны түрлі синтез процестеріне жұмсайды. Нəтижесінде, энергияға бай органикалық қосылыстар (қоректік заттар) түзіледі. Бұл қоректік заттар гетеротрофтардың тіршілігін қамтамасыз етеді.Гетеротрофты ағза көмірсулар мен тағы басқа тағамдардан жиналған энергияны өз қажетіне қалай жаратады? Глюкозаның бір молекуласы оттегі қатысында жанғанда судың алты молекуласы, көмір қышқыл газының алты молекуласы түзілі 2847 кДж энергия бөлініп шығады. Адам ағзасында да дəл осындай реакция өтеді. Бірақ энергия бірден емес, біртіндеп бөлінеді.

Бұл энергияның бір бөлігі химиялық универсалды энергия нуклеозидтрифосфаттарға (НТФ) - АТФ, ГТФ, ЦТФ, ТТФ, УТФ айналады, олар тірі ағзаның əртүрлі процестеріне қатысады. Ал энергияның қалған бөлігі, жылу түрінде бөлініп, дене температурасын бірқалыпты сақтап тұруға жұмсалады. Нуклеозидтрифосфаттардың басқа қосылыстардан үлкен ерекшелігі - олардың молекулаларындағы 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. 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 рөлін оның құрылысымен түсіндіруге болады. АТФ молекуласында екі пирофосфатты байланыс 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. Əмбебап химиялық энергия көзі болып табылатын нуклеозидтрифосфаттардың ішіндегі ең маңыздысы АТФ деп қарауға болады. Жасушада АТФ қор ретінде түзілмейді, сондықтан қажет болған жағдайда əрдайым қайта синтезделіп отырады. Қайта синтезделуі АТФ-тың ресинтезі деп аталады. Метаболизмнің катаболикалық фазасында күрделі орга никалық заттар (көмірсулар, майлар жəне белоктар) ферментативті жолмен ыдырайды. Ыдыраудың жеке сатыларын катализдейтін ферменттер мен ыдырау барысында түзілетін əртүрлі аралық өнімдер жақсы зерттелген. Қоректік заттар катаболизмінің негізгі үш сатысын қосып есептегенде, энергия алмасу төрт сатыдан тұрады.

1-ші сатысы. Күрделі заттардың арнайы жолдармен ыдырап, универсалды аралық өнімдерге айналуы.

2-ші сатысы. Үшкарбон қышқылының циклі (ҮҚЦ).

3-ші сатысы. Биологиялық тотығу (БТ).