Микромодуль 3 – Көмірсулар алмасуы және қызметі

Дәріс 5-7. Көмірсулар

Дәріс сабақтың мазмұны:

1. Көмірсулардың биологиялық маңызы

2. Анаэробтық тыныс алу

3. Аэробтық тыныс алу

4. Көмірсу алмасуының реттелуі

Көмірсулардың биологиялық маңызы

Тұтас алғанда, фотосинтез процесінің мәні химиялық мынандай процестермен өрнектеледі:

6СО₂ + 6Н₂О + 2874 кДж  С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

Көмірсулардың маңызы көп қырлы. Олар өсімдік клеткаларының негізін құрайды және қоректік заттардың қоры /крахмал/ түрінде жиналады. Жануар мен 24ими организмінде көмірсулар химиялық энергияның ең басты көзі болып табылады. Жануар организмінің тканьдерінде гликоген түрінде қор болып жиналады

Жануар сілекейінде көмірсуларды глюкозаға /жүзім қантына/ ыдырауын туғызатын 24имин24ия24 болады. Птиалин ферментінің /амилазалардың/ әрекетімен крахмал әуелі декстриндерге, одан соң дисахарид мальтозаға бірден айналады. Сілекейдің екінші ферменті боп саналатын мальтаза мальтозаны глюкозаның екі молекуласына ыдыратады. Сілекейдің бейтарап реакциясы амилаза мен мальтозаның ең активті әрекетіне сәйкес келеді. Сілекей ферменттері барынша активті болғанымен, тамақ ауыз қуысында өте аз уақыт болатындықтан, ауызда крахмал глюкозаға толық ыдырай қоймайды

Жоғарыда сипатталған өте күрделі процестерден кейін түзілген төмен молекулалы қосындылар, яғни моносахаридтер /глюкоза, фруктоза, галактоза және басқалары/ лимфа мен қанға тарайды. Сөйтіп, көмірсулардың қорытылуы ащы ішекте аяқталады

Анаэробтық 24ыдырау24 химизмі

Г л и к о л и з

Аралық алмасу органдарда, тканьдерде және клеткаларды өтеді. Глюкозадан пирожүзім қышқылына қарай жүретін бір қатар реакциялар г л и к о л и з деп аталады. Егер көмірсулардың анаэробтық ыдырауы гликогеннен басталса, г л и к о г е н о л и з дейді.

Глюкоза ерекше активті заттар қатарына жатпайды. Глюкоза молекуласына фосфор қышқылының қалдығы қосылады да фермент әсерімен оның реакцияға бейімділігі біраз артады. Сөйтіп, глюкоза молекуласы аденозинтрифосфор қышқылымен /АТФ/ реакцияға түсу арқылы активтеледі. Осы реакцияның нәтижесінде АТФ фосфор қышқылының бір молекуласын жоғалтып, АДФ-ға айналады, ал глюкоза фосфор қышқылының молекуласын байланыстыра отырып, глюкозофосфор қышқылына ауысады.

Сөйтіп, реакциялардың ақырында пируват түзіліп гликолиз процесі аяқталады. Пайда болған пируват бұдан кейін өтіп жатқан процестерге байланысты әр түрлі өзгерістерге ұшырады. Анаэробты 24имин24ия24 жағдайларында ол сүт қышқылына дейін тотықсызданады. Сүт қышқылы /лактат/ анаэробтық тыныс алудың ақырғы өнімі болып табылады

Гликолиз және спирттік ашудың арасындағы ұқсастық пен айырмашылық

Тыныс алу және ашу процестерінің байланысын кезінде ғалым С.П.Костычев дәлелдеген. Ол ашу және тыныс алу процестері өзара ұқсас емес, бірақ бұл екі процестің жалпы ортақ бастамасы болады, яғни субстраттың өзгеруі бастапқы кезеңінде бірдей болады, яғни субстраттың өзгеру барысы тыныс алу процесінде де, сондай-ақ ашу процесінде де бірдей жүріп отырады. Бұдан соң екі процесс түрліше жолмен өтеді деп санады. Ашытқыда – спирттік ашу процесі болады.

Анаэробтық тыныс алу кезінде пируват СО₂ мен сірке альдегидіне ыдырайды, одан соң этил спиртіне дейін тотықсызданады

Этил спирті мен көмірқышқыл газы өнімдері болып табылатын анаэробтық тыныс алу осымен аяқталады. Ашу процесі кезінде де осындай құбылыстар болады. Ашытқының анаэробтық тыныс алуы с п и р т т і к а ш у п р о ц е с і деп аталады.

Сөйтіп, пирожүзім қышқылы жүйеде екінші рет пайда болады

Аэробтық тыныс алу кезінде пируват Кребс циклі деп аталатын өзгерістердің күрделі циклінен өтеді. Бүкіл гликолиз процесі аэробтық тыныс алудың бірінші кезеңінде өтеді. Аэробты тыныс алу кезінде пируват ең алдымен тотығу-декарбоксилдену процесіне ұшырайды. Ол клеткаларда А ацетилкоферментіне дейін тотығады.

Бұл процесс бес кезеңде өтеді, оған пируват – дегидрогеназа деген аса күрделі мультиферменттік комплекс қатысады.

Қоскарбон және трикарбон қышқылдары Кребс циклінің негізгі заттары болып табылады. Реакцияның айналмалы бірізділігін Г.Кребс лимон қышқылының циклі деп атады. Кребс циклінде өтетін 9 түрлі реакцияда три және дикарбон қышқылдар бір біріне айналып, ең ақфырында қымыздықсірке қышқылы түзіледі. Ол реакциялардың қайта басталуына негіз болады. Сөйтіп реакциялар айналым /циклді/ түрде өтеді.

Кребс циклінің соңғы сатысы малатты қымыздықсірке қышқылына тотықтырумен аяқталады.

Егер жүйеде ацетил-КоА бар болса, онда қымыздықсірке қышқылы онымен қайтадан реакцияға түседі де, айналым қайталанады.

Гликолиздің және аэробтық тыныс алудың энергетикалық тиімділігі

Қорыта айтқанда, глюкозаның бір моліне АТФ-ның 38 молі түзіле алады:

С₆Н₁₂О₆ + 6 О₂ → 6 СО₂ + 6 Н₂О . АТФ-ның макроэргиялық байланысында 25,1-58,6 кДж/моль энергия шоғырланады. Гидролиз кеінде олар бөлініп шығады. Тұтасымен алғанда, аэробтық тыныс алудың энергетикалық тиімділігі 55 % -ке жуық болады, яғни пайдлы әсер коэффициенті 0,5 тең деген сөз. Энергияның қалған мөлшері жылу түрінде бөлініп шығады.