Зат және энергия алмасуы, жалпы түсініктер
Биоэнергетика тірі ағзадағы куат алмасуының зандылығын зерттейді. Физикалык жағдай тұрғысынан алып қарағанда ағза қоршаған ортамен зат және қуат алмасуы арқылы байланыскан ашық жүйе болыл табылады. Қоректік заттардын ыдырауы арқылы бөлінген қуаттың жинақталуы, жұмсалуы қуат алмасуының негізін құрайды.
Ағзаға куат не үшін қажет?
Тірі ағзада оның тіршілік қажетін өтеуі үшін қозғалу, коректену, ас қорыту, оны сіңіру, сыртқы ортаның әсеріне жауап беру, жасуша кұрылымын жаңарту, ондағы мүшелер қызметінің атқарылуы сияқты алуан түрлі құбылыстар өтіп жатады. Осы кұбылыстардың барлығына қуат қажет.
Адам ағзасы тәулігіне кандай жағдайда болғанына байланысты әртүрлі қуат жұмсайды.
Қуат кайдан алынады?
Әлемдегі барлық тірі ағза үшін куаттың алғашқы көзі - күн сәулесінің қуаты (термоядролык реакциялар аркылы бөлінеді) болып табылады.
Зат алмасу кезінде қуаттың қандай түрін пайдалану
ерекшелігіне байланысты тірі ағзалар екі топқа бөлінеді:
Автотрофты ағзалар (өсімдіктер, кейбір бактериялар) фотосинтез реакцияларында күн сәулесінің қуатын сіңіріп, қуатының қоры аз жай заттардан (С02, Н20) қуатының қоры мол органикалык заттар пайда болады. Мысалы:
|
|
|
6С02 +6Н20 →С6Н12О6 + бО2
көмір- глюкоза оттегі
кышкыл газы
Гетеротрофты ағзалар күн суәлесінің қуатын тікелей пайдалага алмайды. Олар үшін қуат көзі - күрделі органикалық заттар: көмірсулар, майлар, белоктардың бойындағы қоры мол потенциалды химиялық куат.
2. Қуат алмасуын камтамасыз ететін реакциялар
термодинамиканың заңына бағынады.
Термодинамиканын бірінші заңы бойынша қуаттың бір түрі екінші түріне тек эквивалентті мөлшерде ауысады. Қуаттың сыртқы (өлшеуге келетін) және ішкі (өлшеуге келмейтін) түрлері Термодинамиканын екінші заңы бойынша куаттың бір түрі өздігінен екіншісіне өткенде, бос қуаттың қоры әрқашан да кеміп, белгілі бір жүмыс атқарылады. Осы заңға сүйене отырып, ағзадағы қуаттың түрлері:
1) пайдалы бос куат - белгілі бір жұмыс атқару үшін жұмсалады. Мысалы, бүлшық еттердің жиырылуына, ішкі мүшелердің қызметіне, заттарды тасымалдауғат.б.;
2) шашыраңқы бос қуат - жұмыс атқарылмай сыртқы ортаға
|
|
|
бөлінетін қуат.
Ағзадағы зат алмасуы кезінде қуат пайда болады.
Ол үш кезеңнен түрады.
I. Дайындык кезеңінде (ас корыту, сіңіру) күрделі
органикалык заттар ферменттердің әсерінен ыдырайды. Мысалы, көмірсулар қарапайым моносахаридтерге, майлар глицерин және май карбон қышқылдарына, ал белоктар жиырма аминқышқылдарына ыдырайды. Осы кезеңде жоғарыда аталган органиникалык заттардын бойындағы куатының 0,1% пайызы бөлінеді.
II. Қарапайымдалу кезеңінд е ыдыраған өнімдер жасушада тотығып
олардан аралық өнімдер: пирожүзім қышқылы, а -кетоглютар, қымыздық-сірке қышқылдары, ацетил - КоА (белсенді сірке қышқылы) т.б. пайда болады. Бүл кезеңде куаттың 1/3 бөлімі бөлінеді.
III. Биологиялык тотығу кезеңінде аралық өнімдер жасуша митохондриясында аэробты тотығу арқылы заттар алмасуының соңғы өнімдері: С02, Н20, NН3 т.б. пайда болады. Бұл кезеңді қуаттың 2/3 бөлімі бөлінеді.
3. Химиялык реакциялардың жылуды бөліп шығару немесе сіңіру сипатына карай жіктелетіндігі біздерге мәлім. Осы-ған орай жылу бөле жүретін реащияларды экзотер-м и я л ы к, ал ортадан жылу сіңіре жүретін реакцияларды эндотермиялык деп ажыратады.
|
|
|
Реакция нәтижесінде бөлініп шыккан немесе сіңіріп алынған жылу мөлшерін процестің жылу әсері /эффектісі/ деп атайды. Қоректік заттардың жылу эффектісін, яғни калория-лылығын арнайы күралдар - калориметрлер аркылы өлшейді. Белоктар, кемірсулар және майлардың жану жылылығы, яғни энергетикалык бағалылығы бірдей емес. Организмде I грамм май С02 және Н20-ға дейін тотыкканда 9,3 ккал /38,9 кДж/, ал I грамм белок және кемірсу -4,1 ккал /17,2 кДж/ энергия беліп шығарады.
Жылу эффектісінің таңбалары экзотермиялык процестер үшін теріс /-/, ал эндотермиялык процестер үшін оң /+/ деп алынған.
Клаткада химиялық энергияның жиналуы мен оның әр түрлі жүмыстарға пайдалануын биохимияның бір саласы - биоэнергетика зерттейді.
Тотығу реакциялары - экзотермиялык реакциялар. Қорек-тік заттар биологиялык тотыккан кезде бөлініп шығатын энер-гияны б о с энергия деп атайды. Химиялык түрғыдан алып карағанда бос энергия дегеніміз реакцияны баскаратын химиялык энергия болып саналады, Яғни, бос энергия белгілі бір жүмыс атқаруға пайдаланылады. Мысалы, 180,16 грамм глгокоза органкэмде тотыккан кезде 686 ккал/моль /2881 кДж/моль/ бөлініп шығады. Осы түрғыдан бос энергияны кеміте отырып жүретін реакцияларды экзотермиялык, ал бос энергияны артты-ра отырып жүретін реакцияларды эндотермиялық реақциялар деп атайды. Тірт организмде күрделі қосылыстарды жай косы-лыстарға ыдырататын барлық катаболизм /диссимиляция/ про-цестерін экзотермиялық процестерге жаткызашз.
|
|
|
Синтездік реакциялар жүретін ассимиляция /анаболизм/ процесінің өтуі үшін сырттан келетін энергия кажет. Биоло-гиялык жүйелерде ассимиляция процестері экзотермиялык про-цестерге үштасудың аркдсында өтеді. Катаболизм процесі аңа-болизм процесі: ін жүруін камтамасыэ етеді. Сөйтіп, тірі организмдерден энергияның жумсалуын кажет ететін реакциялар энергия беліп шығаратын реакциялармен ілесе жүреді.
Дата добавления: 2016-01-04; просмотров: 1; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!