Дәріс № 8

Тақ ырыбы: Тынысалу. О₂ энзиматикалық сің іру процессі ретінде. Митохондриялар, ультраструктура, биогенез. Тынысалудың субстраттары жә не тынысалу коэффициенті. Моносахаридтердің фосфорлануы. Гликолиз.

Жоспар:

1. Тыныс алу туралы жалпы тү сінік.
2. Тыныс алу туралы ілімнің қ ысқ ышы даму тарихы

Тыныс алу жер бетіндегі барлық организмдерге, кез келген органғ а, жеке ұ лпаларғ а жә не клеткаларғ а тә н ө те кү рделі процесс. Организмнің тыныс алуы тоқ таса тіршілігі де тоқ тайды.

Ө сімдіктердің тыныс алуында фотосинтез нә тижесінде пайда болғ ан ө німдер оттегінің ә серінен тотығ ып ыдырап, қ арапайымдау аралық заттарғ а жә не ең соң ында анорганикалық ө німдерге (С0₂ жә не Н2О) айналады. Органикалық кү рделі косындылардың біртіндеп ыдырауына баиланысты бө лінген энергия клетканың бө лінуіне, ө су, даму жә не кө бею, судың жә не қ оректік заттардың сің іп, таралу, осыларғ а байланысты алуан-тү рлі синтездік процестерге жұ мсалады. Сонымсн қ атар сатылылық пен пайда болатын аралық косындылар ө сімдік организміндегі кө птеген зат алмасу процестерінің бастамасы бола алады.Жалпы айтқ анда тыныс алу, біріншіден орг анизм тіршілігі ү шін кажет энергияның ішкі кө зі, екіншіден негізі зат алмасу процестерін ө зара байланыстырушы орталық болып есептеледі.

Ө сімдіктің тыныс алуына, негізінен, кө мірсулар пайдаланады. Бірақ ө сімдіктің тү рлеріне, ө сіп-даму кезең деріне, сыртқ ы ортаның жағ дайларына байланысты басқ а да органикалык косындылар (май, белок) пайдаланылуы мү мкін.

Тыныс алудағ ы химиялық ө згерістердің жалпы тең деуін тө мендегіше бейнелеуі болады:

С₆Н₁₂0₆ + 60₂ = 6С0₂ + 6Н₂0 + 2867 кДж

Яғ ни, глюкозаның бір молі (180 г) тотық қ анда отгегінің 6 молі сің іп, кө міркышқ ыл газының 6 молі, судың 6 молекуласы жә не 2867 кДж энергия бө лінеді. Бұ л тендеуден тыныс алу фотосинтезге қ арама-қ арсы процесс екендігін байқ ауғ а болады.

Термодинамикалық зандылық тарғ а сә йкес кез келген экзотермиялық (энергия бө лінетін) процесте жылылық тың жалпы мө лшері ө згермейді. Сондық тан кө мірсулардың жә нс басқ а да органикалық қ осындылардың физиологиялық тотығ уының энергетикалық нә тижелілігі, осы заттарды калориметрлік бомбада жандырғ анда бө лінетін энергияғ а тең болады.

Биологиялық тотығ удағ ы энергия тиімділіп, нә тижесінде органикалық қ ышқ ылдар жә не басқ а да қ осындылар пайда болатын, аралық реакцияларғ а да тә уелді емес. Егер тыныс алуғ а майлар пайдаланылса, онда бө лінетін энергия едә уір кө бірек болады. Мысалы, кө мірсулар мен белоктардың 1 грамын жақ қ анда, орташа есеппен 17 кДж, ал майдың 1 грамын жақ қ анда 39 кДж энергия бө лінетіндігі анық талды. Майлардың калориялылығ ының жоғ арылау болатын-дығ ы, олардың молекуласында, глюкозағ а қ арағ анда, сутек атомдарының салыстырмалы кө птігі жә не оттегінің аздығ ына байланысты.

Ө сімдік клеткасының тыныс алуына алуан тү рлі органикалық косындылар пайдаланылады. Олардың тотығ у-тотық сыздану арқ ы-лы ө згеруі ө те кү рделі катализдік жү йелердің — сутегі мен оттегін ырық тандыратын ферменттердің, аралық тасымалдаушылық қ ызмет атқ аратын жә не қ осымша ферменттердің қ атысуымен жү зеге асады.

Тьныс алу процесіне қ атысатын алуан тү рлі ферменттік жү йелер ө сімдік организмін ұ дайы ө згеріп тұ ратын сыртқ ы орта жағ дайларына бейімдеушілік мү мкіндігін камтамасыз етеді. Катализдік жү йелердің кө мегімен тыныс алуғ а пайдаланылатын органикалық заттар молекуласындағ ы бос энергия қ оры кез келген процеске оң ай жұ мсалатын кү йге айналады.

Тыныс алу туралы ілімнің даму тарихы

Тыныс алу туралы ұ ғ ымдар ө сімдіктер физиологиясы ғ ылымның жеке саласы ретінде қ алыптаса бастағ ан кезден-ақ пайда болады. Бірақ, ол туралы ілімнің дамуы ХҮ Ш ғ асырдың соң ғ ы ширегінен басталды. Бұ л кезде Дж. Пристли, А.Л.Лавуазье жә не басқ а ғ алымдардың зерттеулері нә тижесінде ауа кұ рамы анық талып, оттегі (1774 ж.) ашылғ ан болатын. Хайуанаттардағ ы тыныс алу процесін жә не жануды катар зерттеп А.Л.Лавуазьс 1773-1783 ж.ж. тыныс алуда жә нс жануда оттегі сің іп, кө мірқ ышқ ыл газы бө лінеді деген тұ жырым жасады. Ол ө зінің тә жірибелеріне сү йеніп жану процесіне оттегі кажет, ал тыныс алу — тірі организмде коректік заттардың баяу жа нуы деп ұ йғ арды.

Я. Ингенхауз 1778-1780 ж.ж жасыл ө сімдік жарық жағ дайына байланысты С0₂ сің іріп, 0₂ бө лумен қ атар, О, сің іріп, СО, бө ліп шығ аратындығ ын дә лелдеді. Шамамен, 20-25 жылдан соң НГГ.Соссюр ө з тә жірибелерінің нә тижесінде жасыл ө сімдіктерде газ алмасудың ө зара қ арама-қ айшы екі тү рі бар екендігін дә лелдеді. Ол ө сімдіктің жасыл бө ліктерінен СО2 бө лінуі жә не оттегінің сің уі тек қ араң ғ ылық та ғ ана, ал тү ссіз бө ліктерінде — тү нде де, кү ндіз де байқ алатындығ ын кө рсетті. Ө те дә л ә дістермен жү ргізілген осы зерттеулер нотижесінде қ алыптасқ ан қ орытындылар кө п уақ ытқ а дейін ғ алымдар арасында қ абылданбады. Кө птеген беделді зерттеушілер, ө сімдік организміндс тыныс алуғ а бейімді дербес органның жоқ тығ ына сү йеніп, осы процестің болатындығ ына кү мә нденді. Сондай-ақ бір организмде қ атарынан қ арама-қ арсы екі процесс - фотосинтез жә не тыныс алу болуы мү мкін емес деп ұ йғ арылды.

Осығ ан байланысты 1842 ж. атақ ты неміс ғ алымы Ю.Либих ө сімдіктерде тыныс алуды жоқ қ а шығ арып, тү нде С0₂-нің фотосинтезге пайдаланылмағ ан қ алдығ ы бө лінеді деген тұ жырым жасады.

Бірақ XIX ғ асырдың соң ғ ы, XX ғ асырдың алғ ашқ ы кезең деріндегі зерттеулердің нә тижесінде хайуанаттар мен ө сімдіктердегі тыныс алу біртектес екендігі т уралы жаң а мә ліметтер алың ды. Ты ныс алу процесіне пайдаланылатын заттардың ең негізгісі кө мірсулар болатындығ ы дә лелденді.Осы ілімнің жан-жақ ты терең деп дамуына ү лес қ осқ ан ғ алымдар И.П.Бородин, Х.Ф.Шейнбайн. А.Н.Бах, В.И.Палладин, С.П.Костычев, О.Варбург, Х.Виланд зерттеулері биологиялық жағ дайда тірі клетканың сырттан энергия пайдаланбай органикалық заттарды тотық тыру қ абілеттілігін қ амтамасыз ететін факторлардың тегін табуғ а бағ ытталды.

XX ғ асырдың 20-шы жылдарынан бастап жү ргізілген Д.Кейлин, Г.Эмден, О.Мейергоф, Х.Кребс, А.Сент-Дьерди, В.Христиан, Д.Грин, С.Очоа, Х.Теорель, Д.М.Михлин жә не т.б. ғ алымдардың зерттеулерінің нә тижесінде тыныс алу процесінің химиялық негіздері мен ферменттік механизмдері анық талды.

Алдымен хайуанаттар тыныс алуындағ ы ашылғ ан заң дылық тар ө сімдіктерге де тә н екендігі, сонымен қ атар соң ғ ыларда осы процеске байланысты катализлік жү йелер, хайуанаттардағ ығ а қ арағ анда, кү рделірек болатындығ ы анық талды.

Казіргі кездегі кө зқ арастарғ а сә йкес оттекті (аэробтық) тыныс алу жерге жақ ын атмосферада бос оттегі пайда болғ ан соң ғ ана қ алыптасты. Жасыл ө сімдіктер жоқ кезде біздің планетадағ ы организмдерде энергияның алмасуы анаэробтық жолмен, яғ ни оттегінің қ атысуынсыз

жү зеге асқ ан.

Анаэробтық процестің аэробтық тү рге ауысуы тыныс алуғ а жұ мсалатын заттар молекуласындағ ы энергияның толығ ырақ жә не тиімді пайдаланылуына мү мкіндік туғ ызды. Осы ө згерістің ө зі, эволюция процесінде клеткадағ ы энергиясы мол кү рделі косындыларды біртіндеп энергиясы аз кү йге дейін ыдырататын, жаң а ферменттік жү йелердің калыптасуына байланысты болды.

Аэробтық процестің калыптасуына байланысты анаэробтық процесс тү гелінен жойылып кеткен жоқ. Керісінше, ол тыныс алудың белгілі бір сатысы болып қ алды.