17.Гликолиз.

Гликолиз (грек, glykys — тәтті, lysis — еру) — адам мен жануарлар организмдеріндегі арнайы ферменттердің әсерінен оттегсіз ортада көмірсулардың (негізінен глюкозаның) ыдырау процесі. Жануарлар организміндегі гликолиздің соңғы өнімі — сүт қышқылы. Гликолиз нәтижесінде бөлінген қуат (энергия) организмнің тіршілігі үшін пайдаланылады. Гликолиз организмдегі тыныс алу және ашу процестерімен тікелей байланысты.^[1]

Гликолиздің дайындық кезеңі

Гликолиз - көпсатылы күрделі процесс, ол екі кезеңнен тұрады. Атап айтқанда:

дайындық кезеңі,

АТФ түзелетін кезең.

Гликолиздің дайындық кезеңі жасуша цитоплазмасында жүреді. Мұнда арнайы ферменттердің әсерімен энергиясы мол органикалық заттар энергиясы аз қарапайым заттарға дейін ыдырайды. Мысалы, көмірсулар -моносахаридтерге, майлар - май қышқылы мен глицеринге, нуклеин қышқылдары - нуклеотидтерге, ақуыз - аминқышқылдарына ыдырайды. Бұл заттар келесі жүретін реакциялардың бастамасы ретінде қолданылады

Энергетикалық алмасуды, әдетте, үш кезеңге бөледі.

Бірінші кезең (дайындық кезеңі) — бұл процесс микроорганизмдер мен өсімдіктерде жасушада жүреді, ал жануарларда жасушадан тыс, ас корыту жолы қуысында түзілетін ферменттердің әсерінен жүреді. Бұл кезеңде полимерлердің ірі молекулалары мономерлерге: нәруыздар — аминқышқылдарына, полисахаридтер — қарапайым қанттарға, майлар — май қышқылдары мен глицеринге ыдырайды.

Екінші кезеңде түзілген кішігірім молекулалар әрі қарай ыдырайды. Бұл кезде энергия бөлінеді және қор ретінде жинақталады. Энергетикалық алмасудың екінші кезеңінің негізгі процестерінің бірі — гликолиз. Гликолиз термині грек тілінен аударғанда, "гликос" — қант, "лизис" — ыдырау деген мағынаны білдіреді. Гликоз немесе анаэробты тыныс алу цитоплазмада оттектін қатысуынсыз жүретін процесс болып табылады. Гликолиз процесінде глюкоза немесе фруктоза екі-үш кеміртекті қосылыска ыдырайды. Содан кейін бұл қосылыстарда ферменттің өсер етуі нөтижесінде биологиялық тотығу процесі жүреді. Ол сутекті никотинамидадениндинуклеотид (НАД) деп аталатын заттың көмегімен тартып алып, НАД-НАДН-қа дейін тотықсызданады. НАДН-та АТФ сияқты биосинтез реакцияларын жүзеге асыруда энергетикалық зат қызметін аткарады. НАДН-тың энергетикалық қүндылығы 3 АТФ-ке тең. Гликолиздің соңғы сатыларында катализдік айналымдар кезінде 2 молекула АТФ түзіледі.

Бір молекула глюкоза ыдырағандағы гликолиздің жалпы энергетикалық тиімділігі 8 молекула АТФ-қа тең (2АТФ+2НАДН). Гликолиздің негізгі ыдырау жолы пирожүзім қышкылы түзілуімен аяқталады (СН3—CO—СООН). Гликолиз нәтижесінде түзілген пирожүзім қышқылының молекулалары организмнің түріне байланысты әрі қарай әр түрлі ашу процестеріне ұшырайды. Ашудың әрбір түрінің ез энергетикалық құндылығы болады. Ашу процесі адамның шаруашылық қызметінде сыра, шарап, қамыр ашытуда, сүт қышқылы өнімдерін, ашыған кырыққабат және бағалы қосылыстар (спирт, сірке қышқылы) өндіруде кеңінен колданылады.

Ашу процестері табиғатта кең таралған. Сондықтан гликолиз оттектің қатысуынсыз (АТФ және НАДН түрінде) энергия алу жолы болып табылады. Атап кететін жайт — гликолиз кезінде қанттар толық ыдырамайды.

Энергетикалық алмасудың үшінші кезеңі, оттектің белсенді түрде қатысуымен жүреді. Бұл кезең аэробты тыныс алу деп аталады. Үшінші кезеңнің айрықша белгісі — мұнда органикалық заттар көмірқышқылы және суға дейін толық тотығады. Бұл кезде АТФ түрінде көп мөлшерде энергия бөлініп, қорға жинақталады. Мысалы, глюкозаның бір молекуласының гликолиздік ыдырауы нөтижесінде пайда болған пирожүзім қышқылының екі молекуласы тотыққанда, 30 молекула АТФ синтезделеді.

Аэробты тыныс алу ерекше органда — митохондрияда жүреді. Оны жасушаның "энергетикалық станциясы" деп атайды. Митохондриядағы аэробты тыныс алу екі процестен тұрады. Бірінші процесс — оттектің қатысуынсыз жүреді және осы циклді ашқан ағылшын ғалымының құрметіне Кребс циклі деп аталады. Бұл процесте пирожүзім қышқылынан түзілген органикалық қышқылдар бірқатар ферменттер әсерінен өзара бір-біріне айнала отырып, өзара айналымды жүзеге асырады. Кребс циклінде НАД және ФАД-тың (флавинадениндинуклеотид) қатысуымен органикалық қышқылдардың биологиялық тотығуы жүреді.

Бір циклдің жүруі барысында органикалық қышқылдардан төрт сутек (ЗНАДН+ІФАДН) және 2 молекула көмірқышқыл газы CO, бөлініп шығады. Кребс циклі, негізінен, митохондрияның матрикс деп аталатын сұйық фазасында өтеді. Митохондрияда жүретін келесі процесс тотыға фосфорлану деп аталады. НАД және ФАДН кұрамындағы сутек оттектің көмегімен суға дейін тотығады. Бұл процесс кезінде бір молекула НАДН тотықканда 3 молекула АТФ; бір молекула ФАДН тотықканда 2 АТФ синтезделеді.

Ағылшын биохимигі Митчелл АТФ синтезін түсіндіретін хемиосмостық теория ұсынды. Кребс циклі кезінде митохондрия матриксінде көп мөлшерде протондар жиналатыны белгілі. Соның нәтижесінде митохондрияның ішінде үлкен осмостық қысым пайда болады. Нөтижесінде протондар, матрикстен мембрана арқылы күшпен шығарылып, Н+АТФ-синтетаза ферменті бейорганикалық фосфат пен АДФ-тан АТФ-тың синтезделуін жүзеге асырады.

Фотосинтез нөтижесінде Жер атмосферасында молекулалық оттек пайда болғаннан кейін ғана аэробтық тыныс алудың мүмкіншілігі туды. Анаэробтық тыныс алумен (гликолиз) салыстырғанда, аэробтық тыныс алуда жасуша қорға жиналған АТФ макроэргтік энергиямен анағұрлым көп мөлшерде қамтамасыз етіледі.