А.Бахтың асқын оксид теориясы

Ұлы ғалым 21имин21ия21 процестерін өздігінен биологиялық тотығу процесі деп атады. Бұл ілімнің негізгі идеясы мынада: молекулалық оттек органикалық заттарды тотықтыруы үшін алдымен өзі активтелуі тиіс. Ол үшін организмде молекулалық /атмосфералық/ инертті оттегінің қос байланысының бір байланысын үзіп, өзіне қосып, аралық асқын оксид түзе алатын жеңіл тотыққыш зат болуы керек. Ткандерде болатын ол затты Бах оксигеназа ферменті деп білді.

Асқын оксидтер тұрақсыз, олар оттегін бөле отырып, өте тез ыдырайды. әрі қарай активтелген оттек қиын тотыққыш субстратқа пероксидаза ферментінің қатысуымен өтеді.

Қорыта айтқанда, ауа оттегісі асқын оксиді сатысы арқылы субстратты тотықтыратын болғандықтан, Бахтың бұл теориясын «асқын оксид теориясы», немесе «оттегінің активтену теориясы» деп атады. Бах идеясы В.И.Палладин жұмыстары арқылы онан әрі дамытылды.

В.И.Палладиннің тыныс алу теориясы

Бұл теория бойынша сутегіне негізгі роль беріледі. Сутек дегидрогеназа ферментінің әсерімен субстраттан ажырайды, яғни тотығады. Ал сутегін қабылдаған оттек тотықсызданады.

Сонымен, В.И.Палладин теориясына сәйкес, тотығу дегеніміз субстраттағы сутек атомдарының ауа оттегісімен тотығып суға айналуы. Егер сутегінің қабылдаушысы /акцепторы/ оттек болса, онда су түзіледі де, тотығу процесі а э р о б т ы деп аталады. Ал, жүйеде сутегінің басқа қабылдаушысы болса, онда тотығу процестері ауаның оттегісінсіз-ақ жүре алады. Мұндай тотығу процесі а н а э р о б т ы деп аталады. В.И.Палладин теориясы биологиялық тотығу жөніндегі осы заманғы теорияның негізі болып табылады.

Биологиялық тотығу теориясының осы заманғы түсініктері. Тотықтыра фосфорлану

Ткандердің тыныс алуы биологиялық тотығудың ең негізгі бөлігі және тотығу-тотықсыздану реакцияларының жиынтығы болып саналады. Тыныс алу кезінде бір зат тотығады, ал екіншісі міндетті түрде тотықсызданады. Химиялық реакциялар кезінде протондармен электрондарды жоғалтып, оттегін қосып алатын заттарды «тотығатын зат» немесе субстрат деп атайды.

Электрон мен протонды қосып алып оттегін жоғалтатын заттарды т о т ы қ с ы з д а н ғ а н з а т т а р деп атайды.

Тотығу-тотықсыздану реакцияларының пайда болуы үшін д о н а т о р – электрондар мен протондарды берушілер және а к ц е п т о р – оларды қабылдаушылар қатысуы керек. Бұл екі процесс бір уақытта өтетін, біріне бірі байланысты процестер. Сондықтан, тотығу-тотықсыздану реакциялары екі қарама-қарсы процестің – тотығудың және тотықсызданудың бірігуі болып есептеледі. Субстрат /донатор/ электрондар мен протондарды береді де тотығады, ал қабылдаушы /акцептор/ оларды қосып алып тотықсызданады.

22имин22ия22 22имин22ия22 тізбегінде іске асырылады.

Ең алдымен дегидрогеназ тобына жататын субстратқа сәйкес ферменттердің әсерімен сол субстраттан сутек бөлініп шығады да, НАД молекуласына көшеді.

НАД қайтымды түрде тотығып-тотықсыздана отырып, сутегін тасымалдау жұмысын атқарады. Одан әрі сутек Н⁺ иондарын түзеді, ал электрондар НАД-тан келесі тасымалдаушыларға – флавопротеидтер /ФП/ типіндегі ферменттерге ауысады.

Бұл реакция НАДН – Q – редуктаза ферментінің әсерімен орындалады. Бұл күрделі ферменттің активті топтары – флавинмононуклеотид /ФМН/ және темір-күкірт /Ғе – S/ жиынтығы. Екі активті топтары да кезек-кезек тотығып-тотықсызданады.

Одан әрі электрондар кофермент Q – убихинонға беріледі.

Одан әрі электрондар цитохромдарға беріледі, ал сутек сыртқы ортада протондар түрінде жиналады. Цитохромдар дегеніміз құрамында темір бар күрделі 22имин22ия22. Простетикалық топ ретінде 22ими бар. Цитохром жүйесі электрондарды біртіндеп в, с, а және а₃ цитохромдарына қабылдайды. Цитохромдар бір ғана электрон тасымалдайды. Цитохромдардың құрамындағы гемнің темір атомы электронды қабылдап, оны тасымалдауға қабілетті. Темір ионы электрондарды жоғалта отырып тотығады, ал қосып цитохромоксидазаға /ЦХО/ дейін тотықсызданады.

Темір ионының валенттілігінң өзгеруі протонды қосып алу, немесе оны жоғалтумен жүрмейді. Сондықтан да цитохромдар тек электрондарда ғана тасымалдаушылар болады, ал сутек атомын тасымалдамайды. Сөйтіп, электрондар ағыны цитохромдарды бойлай бір бағытқа ғана ағады: электрондар донордан олардың акцепторы – оттегіне қарай қозғалады. Тыныстану тізбегіндегі соңғы фермент а және а₃ цитохромдарынан құралған жиынтық. Бұл жиынтық құрамында а₃ цитохроммен байланысқан мыс бар, оның да валенттілігі электрондар тасымалдау кезінде өзгеріп отырады

Цитохром а және а₃ жиынтығы цитохромоксидаза ферментінің әсері арқылы ауа оттегісімен тікелей әрекеттесе алады және соңғысын активтендіре түседі. Сондықтан а және а₃ жиынтығын цитохромоксидаза деп атайды. Цитохромдар арқылы оттек молекуласына 4 электрон берілген кезде, ол тотықсызданып, протондарды қабылдайды да, су молекуласын түзеді: О₂ + 4е + 4Н⁺  2Н₂О.

Сөйтіп, НАД-тың бір молекуласы тотығуы есебінен АТФ-ның үш молекуласы түзіледі. Бұл процесті тотықтыра фосфорлану деп атайды.

Негізгі ұғымдар: макроэргиялық байланыс; тотыға фосфорлану; биоэнергетика.

Бақылау сұрақтары:

1.«Зат алмасу» ұғымын түсіндір.

2.Сыртқы ортамен зат алмасудың байланыстары қандай? Мысал келтір.

3.Метаболизм деген не? Қандай қарама-қайшы процесстерден тұрады. Қысқаша сипаттама Бер.

4.Макроэргиялық қосылыстар деген не?

5.Ең басты макроэрг не?

6.АТФ мен креатинфосфаттың гидролизін жаз.

7.Метаболизмнің басты функциялары қандай?

8. «Гомеостаз» ұғымын түсіндір

Ұсынылатын әдебиеттер: 1 [695-708]

Өзіңді тексер

1.Клеткадан тыс заттардың түсуін және белсенуін не деп атайды? А)метаболизм; б)сыртқы айналым; в)катаолизм; г)анаболизм

2.Энергияны пайдалан отырып жай молекуладан күрделі молекула жасалу процессін деп атайды: а)анаболизм; б)катаболизм; в)конденсация; г)полимеризация

3.АТФ-ның пирофосфаттық кеңею өніміне жатады: а)АДФ дәне фосфор қышқылы; б)АМФ және фосфор қышқылы; в)аденозин және фосфор қышқылы

4.Макроэргиялық қосылыстың химиялық байланыс үзілгенде пайда болатын бос энергия мөлшері а)10 кДж/моль; б)15 кДж/моль; в)20 кДж/моль; г)30 кДж/моль

5.Мына қосылыстан басқасының барлығы макроэргиялық қосылысқа жатады: а)АДФ; б)карбомоилфосфат; в)глюкозо-6-фосфат; г)креатинфосфат; д)фосфоенолпирожузім қышқылы