Равновесные и неравновесные реакции
При достижении равновесия прямая и обратная реакции протекают с одинаковой скоростью, и, следовательно, концентрации продукта и субстрата остаются постоянными. Многие метаболические реакции протекают именно в таких условиях, т. е. являются «равновесными».
В стационарных условиях in vivo протекание реакции слева направо возможно за счет непрерывного поступления субстрата и постоянного удаления продукта D. Такой путь мог бы функционировать, но при этом оставалось бы мало возможностей для регуляции его скорости путем изменения активности фермента, поскольку увеличение активности приводило бы только к более быстрому достижению равновесия.
В действительности в метаболическом пути, как правило, имеются одна или несколько реакций «неравновесного» типа, концентрации реактантов которых далеки от равновесных. При протекании реакции в равновесном состоянии происходит рассеивание свободной энергии в виде теплоты, и реакция оказывается практически необратимой.
По такому пути поток реактантов идет в определенном направлении, однако без системы контроля наступит его истощение. Концентрации ферментов, катализирующих неравновесные реакции, обычно невелики, и активность ферментов регулируется специальными механизмами; эти механизмы функционируют по принципу «одноходового» клапана и позволяют контролировать скорость образования продукта.
|
|
|
Определяющая скорость реакция метаболического пути
Определяющая скорость реакция — это первая реакция метаболического пути, фермент которой насыщается субстратом. Она может быть определена как «неравновесная» реакция, характеризующаяся величиной , значительно меньшей, чем нормальная концентрация субстрата. Первая реакция гликолиза, катализируемая гексокиназой (рис. 22.2), является примером такой определяющей скорость реакции.
//**/*/*/*/*/*/
Барлық тірі ағзаға тəн белгі – зат алмасуы. Себебі заттар ал- масуынсыз тіршіліктің болуы мүмкін емес. Сондықтан заттар ал- масуы дегеніміз не екенін айтпай тұрып, тірі ағзаның тірі емес заттардан қандай айырмашылығы бар екендігіне тоқталуымыз керек. Ең негізгі бірінші айырмашылығы - тірі ағзаның сапалық, сандық құрамы мен құрылымының өте күрделі болуы. Мысалы, кез келген машинаны немесе жансыз затты жеке бөлшектерге даралауға болады, ал ең қарапайым тірі ағзаны жеке бөлшектерге бөлсе, ол тіршілік ету қасиетін жояды. Бір түрге жататын тірі ағзаның əрқайсысының сапалық құрамы (əсіресе, белоктар) əр- түрлі болады жəне тірі ағзаның құрамындағы заттар өздігінен жаңарып отырады. Заттар алмасуы дегеніміз – айналадағы орта- дан келетін немесе ағзаның өзіндегі органикалық жəне органика- лық емес заттардың химиялық өзгерістерінің жиынтығы. Басқа- ша айтқанда, зат алмасуы - өздігінен жүретін жəне реттелетін процесс арқылы тірі ағзаның химиялық құрамының жаңалануы. Зат алмасуы тоқтаса, тіршілікте тоқтайды. Зат алмасуы - физиологиялық, физикалық жəне химиялық процестерден тұрады. Физиологиялық процесс кезінде сыртқы ортадан тірі ағзаға оған қажетті қоректік заттар: белок, көмірсу, майлар, су мен мине- ралды заттар жəне т.б. енеді, ал ағзаға қажетсіз қайта пайдалануға келмейтін заттар - СО2 , Н2 О, NH3 сыртқа шығарылады. Физикалық процесс кезінде қорытылған заттар механикалық тұрғыдан ұнтақталады, сорбция, диффузия т.б. процестері жүреді. Химиялық процесті жасушадан тыс сыртқы алмасу жəне аралық (жасуша ішіндегі) алмасу деп бөледі. Аралық алмасуды басқаша метаболизм деп атайды. Метабо- лизм процестерін динамикалық биохимия зерттейді. Метаболизм бір-біріне қарама-қарсы жəне өзара тығыз байланыстағы екі құбылыстан: анаболизм жəне катаболизмнен 148 тұрады. Анаболизм (ассимиляция) дегеніміз - қарапайым зат- тардан сол ағзаға қажетті күрделі заттардың құрылуы немесе жаңа жасушалардың пайда болуы. Бұл құбылыста əрқашан қуат жұмсалады. Катаболизм (диссимиляция) – тірі ағзадағы күрделі заттардың ыдырауы. Мысалы, көмірсулардың ыдырауы арқылы зат алма- суының соңғы өнімдері: көмірқышқыл газы, су жəне қуат бө- лінеді. Катаболизм құбылыстарының негізінде экзоэргиялық реакциялар жатады (бос энергияны кеміте отырып жүретін реак- циялар). Алайда бұл екі құбылыс өте тығыз байланысты. Себебі анаболизм құбылысына қажет қуат катаболизм құбылысында бөлінсе, соңғы құбылыс үшін ыдырайтын күрделі заттар анабо- лизм кезінде түзіледі. Сондықтан бұл екі құбылыс тірі ағзада бір- бірінсіз жеке жүре алмайды. Бұл екі құбылыстың арақатынасы ағзаның өмір сүру жо- лында өзгеріп отырады. Егер жас баланың ағзасында анаболизм құбылысы басым болып, қосылыстар, əсіресе, құрылыс белок- тары, ферменттер пайда болса, қартайған шақта ол заттардың мөлшері азаяды. Қалыпты жағдайда ересек адамдардың ағза- сында бұл екі құбылыс тепе-тең жағдайда болады. Алайда олар- дың арақатынасының өзгеруіне дене еңбегі, сыртқы ортаның 17-сурет. Ағзадағы зат алмасуы 149 температурасы, ағзаның хал-күйі, тамақтану ерекшеліктері т.б. жағдайлар əсер етеді. 1. Пластикалық алмасу – ағзаға тəн күрделі заттардың (құ- рылыс заттары, ферменттер, гормондар) пайда болуын қамтамасыз ететін химиялық реакциялар жиынтығы. 2. Функционалды алмасу – тіршілікке қажетті мүшелердің қызметін қамтамасыз ететін реакциялардың жиынтығы. Мыса- лы, бұлшық еттің жиырылуын, жүректің, бауырдың, өкпенің, т.б. жұмысының қызметі. 3. Ағзадағы қуат алмасуы – көмірсулар, майлар жəне белоктар ыдыраған кезде бөлінген қуаттың макроэргті қосылысы АТФ- ның қайта түзілуін қамтамасыз ететін реакциялар жиынтығы. Ал АТФ-ның ыдырауынан бөлінген қуат пластикалық жəне функци- оналды алмасуларды қамтамасыз етеді.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
//**/*/*/*/*/*/
III. Тіндік тыныс алу
Тыныс алу кезінде оттегінің ткандерде сутек және көміртек атомдарымен қосылуынан СО2, Н2О және энергия пайда болады. Яғни, органикалық заттар диссимиляция процестеріне ұшырап, энергия бөліп шығару арқылы ыдырайды, бұл энергия организмнің бүкіл тіршілік процестеріне және өзінің құрылымын белсенді күйде ұстауға пайдаланылады. Жалпы алғанда, тыныс алу процесін былайша жазуға болады:
С6Н12О6 +602 6СО2+6Н2О+2881 кДж/моль
Тыныс алу –зат алмасу және энергия көзі. Энергетикалық тиімділігі жағынан бірдей бола тұрса да, органикалқы заттардың жану химизмдерімен олардың биологиялық тотығуларының /тыныс алуларының/ арасында айырмашылықтары да бар. Олар төмендегідей:
1. Жану процесі жоғары температурада өтсе, ткандердің тыныс алуы организмнің қалыпты температурасында 36,5 370С өтеді.
2. Жану кезінде энергия жылу түрінде бөлініп шықса, биологиялық тотығуда макроэргиялық фосфорлы қосылыстар түрінде бөлініп, сол қосылыстарда жинақталады /шоғырланады/.
3. Жануда энергия бірден /лезде/ бөлініп шықса, ал биологиялық тотығуларда ол ұзын тізбекті бір ізділікпен жүретін реакциялардың нәтижесінде біртіндеп /сатылап/ өте аз мөлшерде бөлініп шығады.
4. Жану сулы ортада мүмкін емес болса, ал биологиялық тотығуда су өте қажет.
Сонымен, тыныс алу процесі кезінде субстрат оттегімен
әрекеттесіп тотығатындықтан тыныс алу процесін тотығу процесі ретінде қарастыруға болады. Бұл кезде тотығатын зат есебінен басқа зат тотықсызданады. Химиялық тұрғыдан алып қарағанда, оттегін қосып алу, сутегін бөліп алу, суды қосып алу/ келесі кезекте одан сутегін бөліп ала отырып/, электронды бөліп алу құбылыстары тотығу реакциялары болып табылады. Тотығу реакцияларының бұл барлық түрлері оттек, сутек және электронның жәрдемімен өтеді
Аэробтық тыныс алу кезінде пируват Кребс циклі деп аталатын өзгерістердің күрделі циклінен өтеді. Бүкіл гликолиз процесі 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.
Қорыта айтқанда, глюкозаның бір моліне АТФ –ның 38 молі түзіле алады. АТФ –ның макроэргиялық байланысында 25,1 –58, 6 кДж /моль энергия шоғырланады. Гидролиз кезінде олар бөлініп шығады. Тұтасымен алғанда, аэробтық тыныс алудың энергетикалық тиімділігі 55 % -ке жуық болады, яғни пайдалы әсер коэффициенті 0,5 тен деген сөз. Энергияның қалған мөлшері жылу түрінде бөлініп шығады.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 460; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!