Moddalar almashinuvi – hujayra hayotiy faoliyatining asosi

Mavzular

Moddalar almashinuvi mohiyati

Moddalar almashinuvi organizm va tashqi muhit o‘rtasida to‘xtovsiz sodir bo‘ladigan, tirik organizmlarning o‘sishi, hayot faoliyati, ko‘payishini ta’minlaydigan kimyoviy o‘zgarishlar majmuyidir. Tirik organizmlar o‘z hujayralari uchun zarur organik birikmalarni sintezlash, kimyoviy tarkibining doimiyligini saqlash uchun tashqi muhitdan zarur moddalarni oziq sifatida o‘zlashtiradilar. Bu moddalar hujayraga xos bo‘lgan biologik moddalarni sintezlash va hujayrani energiya bilan ta’minlash uchun sarflanadi.

Plastik almashinuv

Moddalar almashinuvining hujayradagi muhim funksiyalaridan biri hujayrani qurilish materiali bilan ta’minlashdir. Moddalar almashinuvi jarayonida tirik organizm hujayralari hayot faoliyatining doimiyligi, ya’ni gomeostazni saqlash uchun hujayra strukturalari bo‘lgan membranalar va organoidlar tarkibiga kiradigan oqsillar, lipidlar, uglevodlarni sintezlaydi. Hujayraning tuzilishi hamda tarkibining yangilanib turishini ta’minlaydigan biosintetik reaksiyalar yig‘indisi plastik almashinuv (assimilatsiya, anabolizm) deb ataladi.

Energetik almashinuv va metabolizm

Moddalar almashinuvining hujayradagi yana bir muhim funksiyasi hujayrani energiya bilan ta’minlashdir. Organizm hayot faoliyatining har qanday ko‘rinishi, ya’ni harakatlanish, ta’sirlanish, oziqlanish, to‘qima va organlar faoliyati, tana haroratining doimiyligini saqlash energiya sarflashni talab etadi. Hujayrani energiya bilan ta’minlash uchun organik moddalarning parchalanishi va kimyoviy reaksiyalar natijasida ajralib chiqadigan energiyadan foydalaniladi.

Hujayrani energiya bilan ta’minlab beradigan reaksiyalar yig‘indisi energetik almashinuv (dissimilatsiya, katabolizm) deb ataladi. Hujayra hayot faoliyatining doimiyligini saqlashni ta’minlovchi plastik va energetik almashinuv reaksiyalari yig‘indisi metabolizm, metabolizm mahsulotlari esa metabolitlar deyiladi (21-rasm).

Ikki almashinuv bog‘liqligi

Plastik almashinuv bilan energiya almashinuvi bir-biri bilan chambarchas bog‘langan. Plastik almashinuv reaksiyalari uchun zarur energiya manbayi ATF energetik almashinuv reaksiyalarida hosil bo‘ladi. Energetik almashinuv reaksiyalarining yuzaga chiqishi uchun zarur fermentlar plastik almashinuv reaksiyalarida sintezlanadi. Plastik va energiya almashinuvlar orqali hujayra tashqi muhit bilan bog‘lanadi. Bu jarayonlar hujayra hayoti davom etishining asosiy sharti, uning o‘sishi, rivojlanishi va funksiyalarini yuzaga chiqarish manbayidir.

Tirik hujayra ochiq sistema sanaladi, chunki hujayra bilan atrof-muhit o‘rtasida moddalar bilan energiya tinmay almashinib turadi.

Energetik almashinuv va ATF

Energetik almashinuv – dissimilatsiya. ATF barcha hujayralarning universal energiya zaxirasi bo‘lib hisoblanadi. ATF hujayrada fosforlanish reaksiyasi natijasida hosil bo‘ladi.

ADF + H2PO4 + 40 kJ = ATF + H2O

ATFning sintezi uchun kerak bo‘ladigan energiya hujayrada organik moddalarning parchalanishidan hosil bo‘ladi. Bu energiya ATFning kimyoviy bog‘larida saqlanadi.

Energetik almashinuv bosqichlari

Energetik almashinuv bosqichlari. Hujayrada kechadigan energetik almashinuv jarayoni hujayraning nafas olishi deb ham ataladi. Nafas olish jarayonida kisloroddan foydalanadigan organizmlar aerob organizmlar, nafas olish jarayoni kislorodsiz muhitda kechadigan organizmlar anaerob organizmlar deyiladi. Aerob organizmlarda energetik almashinuv 3 bosqichda o‘tadi (22-rasm):

• 1. Tayyorgarlik bosqichi.
• 2. Kislorodsiz bosqich – glikoliz.
• 3. Kislorodli bosqich – hujayraning nafas olishi.

Tayyorgarlik bosqichi

1. Tayyorgarlik bosqichi. Bu bosqich tirik organizmlarning ovqat hazm qilish organlarida va hujayra lizosomasi fermentlari ishtirokida o‘tadi. Bu bosqichda ovqat hazm qilish organlarida ishlab chiqiladigan fermentlar ta’sirida yuqori molekulali organik birikmalar kichik molekulalarga, ya’ni oqsillar aminokislotalarga, lipidlar glitserin va yog‘ kislotalariga, polisaxaridlar esa monosaxaridlarga parchalanadi.

Tayyorgarlik bosqichida hosil bo‘lgan energiya issiqlik sifatida to‘liq tarqalib ketadi. Bu bosqichda hosil bo‘lgan moddalarning bir qismi hujayraning hayotiy jarayonlari uchun zarur bo‘ladigan organik moddalarining sintezlanishiga sarflanadi, bir qismi esa parchalanadi.

Glikoliz – kislorodsiz bosqich

2. Kislorodsiz bosqich. Kislorodsiz bosqich (glikoliz)da tayyorgarlik bosqichida hosil bo‘lgan kichik molekulali organik moddalar, masalan glukoza kislorod ishtirokisiz fermentlar ta’sirida parchalanadi. Glikoliz – glukozaning ko‘p bosqichli kislorodsiz parchalanishidir. Glikoliz natijasida bir molekula glukozadan 2 molekula sut kislotasi (C3H6O3), 2 molekula ATF hosil bo‘ladi, hamda 2 molekula suv ajralib chiqadi. Bir molekula glukozaning kislorodsiz parchalanishi natijasida jami 200 kJ energiya ajraladi. Bu energiyaning 40% i ATFning fosfat bog‘lariga to‘planadi. Qolgan 60% energiya esa issiqlik sifatida tarqalib ketadi.

C6H12O6 + 2H3PO4 + 2ADF = 2C3H6O3 + 2ATF + 2H2O

Anaerob parchalanish jarayoni o‘simlik, hayvon, zamburug‘, bakteriya hujayralarida sodir bo‘ladi. Odam kuchli jismoniy mehnat qilishi natijasida muskul to‘qimalarida kislorod yetishmay qoladi va glukozadan ko‘p miqdorda sut kislotasi hosil bo‘ladi. Natijada muskullarda charchash holatlari yuz beradi.

Kislorodli parchalanish

3. Kislorodli parchalanish. Aerob organizmlarda glikolizdan so‘ng energetik almashinuvning oxirgi bosqichi – kislorodli parchalanish sodir bo‘ladi. Bunda glikoliz jarayonida hosil bo‘lgan moddalar metabolizmning oxirgi mahsulotlari (CO2 va H2O)gacha parchalanadi. Bunda 2 molekula sut kislotadan 36 molekula ATF, 42 molekula H2O va 6 molekula CO2 hosil bo‘ladi.

2C3H6O3 + 6O2 + 36ADF + 36H3PO4 = 6CO2 + 42H2O + 36ATF

Kislorodli bosqichda 2 molekula sut kislotasining to‘liq parchalanishi natijasida 2600 kJ energiya ajralib chiqadi. Shundan 1440 kJ energiya ATFning fosfat bog‘lariga bog‘lanadi. Qolgan 1160 kJ energiya issiqlik sifatida tarqalib ketadi.

Umumiy tenglama va xulosa

Hujayradagi energetik almashinuv reaksiyalarining yig‘indisi quyidagicha:

C6H12O6 + 6O2 + 38ADF + 38H3PO4 = 6CO2 + 44H2O + 38ATF

Demak, 180 g glukozaning to‘liq oksidlanishi natijasida ajraladigan 2800 kJ energiyaning 1520 kJ molekulasida ATF to‘planadi.

Bilimingizni sinang