Энергия алмасу кезеңдері

Презентация қосу

Сабақтың тақырыбы:Жасушаның энергиямен жабдықталуы.АТФ синтезі.

Алматы,2021 ж
Жоспар

I.Кіріспе
II.Негізгі бөлім
2.1 Энергия алмасу кезеңдері
2.2 Химиялық термодинамика
2.3 Гиббстің бос энергиясы
2.4 Химиялық кинетика
III.Қортынды
IV.Пайдаланған әдебиеттер
Кіріспе

Зат алмасу процессі дегеніміз-тірі организмдегі белгілі бір тәртіппен
кезектесіп жүретін әр түрлі химиялық реакциялардың жиынтығы. Тірі
жасушадағы зат алмасу процессі үздіксіз жүріп жатады. Организм мен
оны қоршаған сыртқы орта арасында үздіксіз зат пен энергия алмасып
отырады.

Зат пен энергияның алмасуы сыртқы ортадан организмге энергиясы
мол органикалық заттардың келуінен басталады. Ол органикалық
заттар ас қорыту жолына түсіп, ферменттердің жәрдемімен
қарапайым заттарға ыдырайды. Содан кейін организмнің ішкі
ортасы-қан мен лимфаға өтеді. Қарапайым заттар қанмен бірге
жасушаға барып, түрлі химиялық өзгерістерге ұшырайды. Демек
сыртқы ортадан заттардың организмге енуінен бастап, ыдырау
өнімдерін қайта тысқа шығаруға дейінгі күрделі өзгеру тізбегін зат
алмасу деп атайды.
Зат алмасу немесе метаболизм

Катаболизм

Анаболизм
Катаболизм (ыдырау реакциясы)

Аминқышқылдары ыдырағанда оның
құрамыннан аммиак NH3 бөлініп
Жасуша сыртқы ортадан энергиясы шығады. Катаболизм реакциясы кезінде
мол органикалық заттарды бөлініп шыққан энергияның бір
• Энергиясы мол органикалық
қабылдайды. Олар ферменттердің бөлігі-еркін энергия, яғни АТФ
заттардың түрінде сақталады. Екінші бөлігі,
жәрдемімен тотыға отырып, ыдырауын катаболизм(ажырау) деп
энергиясы аз қарапайым заттарға энергияға бай сутек атомын қосып
атайды. алған "кофермент" НАДФ*Н түрінде
ыдырайды дедік.Мысалы, нәруыздар • Өсімдіктекті және жануартекті
(белок)-аминқышқылдарына, майлар- сақталады. НАДФ
қорекпен қоректенетін организмдер (никотинамиддинуклеотидфосфат) -
май қышқылдары мен глицеринге, ал сыртқы ортадан энергиясы мол
көмірсулар-моносахаридтерге жасушада тұрақты болатын
органикалық заттарды-глюкоза, тасымалдауыш молекула, ол
ыдырайды. Бұл қарапайым заттардың аминқышқылдары, витаминдер энергияға бай сутек атомын үнемі
ең соңғы өнімі-СО2 мен Н2О. және т.б түрінде қабылдайды. тасымалдайды
Олардың қабылданған энергия бір
түрден екінші түрге айналады.
Анаболизм (синтез реакциясы)
Анаболизм процесі кезінде катаболизм
реакциясына нәтижесінде түзілген заттар, атап
айтқанда аминқышқылдары, моносахаридтер, май
қыщқылдары мен азотты негіздер және АТФ пен
НАДФ*Н энергиясы жұмсалып әр түрлі
макромолекула синтезделеді.

Анаболизм-организмнің тіршілігін жойғанға дейін
үздіксіз жүретін күрделі процесс. Биосинтез
реакциясы өсіп келе жатқан жас жасушаларда
қарқынды түрде жүреді. Алайда жасушалардың
химиялық құрамы үнемі жаңарып отыратындықтан,
ескірген жасушаларда да заттар ұдайы синтезделеді.

Синтезделген нәруыз молекулалары белгілі бір
уақыттан кейін ыдырап, оның орнын жаңа
молекулалар басып отырады. Сондықтан жасуша
қызметін химиялық құрамын тұрақты сақтайды.
Бұл тұрақтылық катаболизм және анаболизм
процестерінің бір-бірімен үнемі байланысты
жүретіндігінен түсіндіріледі
Катаболизм және анаболизм арасындағы энергия алмасу

Катаболизм реакциясы кезінде АТФ және НАДФ*Н
түрінде химиялық энергия бөлінетіндігі белгілі.
Бөлінген энергия анаболизм процесінде
макромолекулаларды синтезделуге жұмсалады.
Катаболизм және анаболизм процестері жасушада бір
уақытта жүреді,алайда олардың жылдамдығы бір
біріне тәуелсіз реттеледі.
Катаболизм мен анаболизм біріне-бірі қарама
қарсы,бірақ өзара тығыз байланысқан бір процестің-
тірі организмдерге зат және энергия алмасудың екі
түрлі көрінісі.
Зат алмасу сатылары
Зат алмасудың алғашқы сатысында-қоректік зат ас қорыту мүшелерінде
ферменттердің көмегімен тотыға отырып, ыдырайды (катаболизм).

Екінші сатысында-ыдыраудың нәтижесінде пайда болған қарапайым заттар қанған
сіңіріліп, организмдегі жасушаларға таралады.

Үшінші сатысы-аралық алмасу жасушаларда жүреді. Бұл сатыда организмді
жаңартуға қажетті жасушаларды түзетін энергиясы мол құрылыс материалдары
синтезделеді (анаболизм). Сонымен қатар ыдырау және тотығу реакцияларының
нәтижесінде аралық және соңғы өнімдер түзіледі.

Төртінші сатысында - ыдырау өнімдері сыртқа шығарылады, яғни зат алмасудың
соңғы өнімдері -СО2,Н2О,NH3 және т.б заттар организмнен шығарлады.
Тыныс алу туралы ілімнің негізін орыс ғалымы
М.В.Ломоносов (1757) және француз химигі
А.Л.Лавуазье (1777) қалады. Олар: “Жану
дегеніміз-жанатын дененің ауадағы оттекпен
қосылуы” деген болатын.Сондықтан заттардың
оттекпен қосылуы-тотығу,ал ыдырауы-
тотықсыздану деп аталады. Тірі организмдерде
жүретін мұндай реакциялар биологиялық
тотығу реакциялары деп аталады. Отекттін
қатысында органикалық заттардың жаныуы-
табиғатта жүрсе,ал тірі организмдердегі тыныс
алу процестері митохондрия органоидінде
жүзеге асады. Жану кезіндегі энергия жылу
түрінде бөлінсе, ал тыныс алу кезіндегі бөлініп
шыққан энергия организмдердің бүкіл тіршілік
процестеріне және өзінің құрылымын белсенді
күйде сақтауға жұмсалады.
АТФ-әмбебап энергия көзі

нуклеотид

азоттық негіз -аденин

көмірсу -рибоза

үшфосфор қышқылы қалдығы
Энергетикалық алмасу кезеңдері

Анаэробты
кезең

Дайындық Аэробты
кезеңі кезең
Дайындық кезеңі

• Бұл процесс микроорганизмдер
мен өсімдіктерде жасушада
жүреді ,ал жануарларда
жасушадан тыс,асқорыту жолы
қуысында түзілетін ферменттердің

I кезең әсерінен жүреді.Бұл кезеңде
полимерлердің ірі молекулалары
мономерлерге нәруыздар
аминқышқылдарына
полисахаридтер қарапайым
қышқылдарға майлар май
қышқылдары мен глицеринге
ыдырайды
Анаэробты кезең
Екінші кезеңде түзілген кішігірім молекулалар ары қарай ыдырайды.Бұл кезде энергия бөлінеді және қор ретінде
жинақталады.Энергетикалық алмасудың екінші кезеңінің негізгі процесстерінің бірі гликолиз.Гликолиз термині
грек тілінен аударғанда "гликолис" –қант, "лизис”- ыдырау деген мағынаны білдіреді.

Гликолиз немесе анаэробты тыныс алу цитоплазмада оттектің қатысуынсыз жүретін процесс.Гликолиз
процесінде глюкоза мен фруктоза екі үш көміртекті қосылысқа ыдырайды.Содан кейін бұл қосылыстарда
ферменттің әсер ету нәтижесінде 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
атқарады.НАДН- тың энергетикалық құндылығы АТФ-ке тең Гликолиздің соңғы сатыларында катализдік
айналымдар кезінде молекула АТФ түзіледі.

Бір молекула глюкоза ыдырағандағы гликолиздің жалпы энергетикалық тиімділігі молекула атф -қа тең.
Гликолиздің нәтижесінде түзілген пирожүзім қышқылының молекулалары организмнің түріне байланысты әрі
қарай әртүрлі ашу процестеріне ұшырайды.
Аэробты кезең
Глюкозаның толық ыдырауы немесе оттекті ыдырауы да –
митохондрияның ішкі мембранасында үздіксіз жүретін процесс.

Реакцияға глюкозаның оттексіз ыдырауы сияқты аралық заттар ретінде
ферменттер, АДФ және фосфор қышқылы қатысады. Бұл реакцияның
оттексіз ыдыраудан айырмашылығы оттектің қатысуымен глюкоза
толық ыдырайды. Оттегінің қатысуымен глюкоза толық ыдырап,соңғы
өнім ретінде СО2 мен Н2О түзіледі.

Жасушаның тіршілік әрекет-теріне жұмсалатын энергия көзі гликолиз
процесі кезінде АТФ түрінде синтезделеді. Сондықтан бұл
процесті энергетикалық алмасу дейді.Энергия алмасудың оттекті
сатысында энергия бөлінеді.
Хлоропластар
Хлоропласт эукариот жасушалардың, соның ішінде, жасыл
өсімдіктердің негізгі органоиді. Хлоропластың құрамында
жасыл түсті пигмент - хлорофилл болады. Хлорофилдер көк
және қызыл сәулелерді сіңіріп, жасыл түсті шағылыстырады.
Хлоропласт – қос мембраналы органоид. Ол ішкі және
сыртқы мембранадан тұрады. Ішкі мембранада жалпақ
тақташалар болады, оны тилакоид деп атайды. Тилакоид
тердің жиынтығын граналар дейді. Граналарда фотосинтез
процесіне қажетті барлық құрлымдар орналас-қан.
Фотосинтез процесі жасушадағы негізгі құрлымы граналарда
жүреді. Табиғаттағы барлық организмдер екі топқа бөлінеді.
Организмдердің бірінші тобына бейорганикалық заттардан
органикалық заттарды синтездей алмайтын, дайын күйіндегі
энергиясы мол қоректік заттарды тікелей қабылдайтын
организмдер жатады. Оларды гетеротрофтар дейді.
Гетеротрофтарға адам,бүкіл жануарлар, көптеген
микроорганизм дер және хлорофилсіз саңырауқұлақтар
жатады.
Фотосинтез процесі

Хлорофилі бар өсімдік
жасушаларының тірі табиғат үщін
Фотосинтез процесінің әлемдегі
маңызы өте зор. Себебі онда өзіне
тіршілік үшін маңызы мәңгілік,
тән ерекше процестер жүреді. Сол Фотосинтез – көп сатылы күрделі
себебі бүкіл тіршілік иелері
процесстердің бірі процесс.Оның негізгі
оттекпен тыныс алатындығы.
ғылымда фотосинтез деген атпен қызметтерінің бірі –
Фотосинтездің жарықта жүретін
белгілі. Фотосинтез дегеніміз – фотонның(жарық энергиясы)
реакциясының нәтижелері
Күн сәулесі энергиясын химиялық электрондарын электрон
мынандай:
байланыстар энергиясына тасымалдайтын қатарлар арқылы
а)АТФ синтезі;
айналдыратын күрделі механизмді бір тасымалдағыштан екіншісіне
ә) НАДФ – Н –тың түзілуі;
процесс. Күн сәулесі энергиясын өтуін қамтамасыз ету. Фотосинтез
б) су фотолизі.
пайдаланып, бейорганикалық процесінде басты ролді хлорофилл
Су фотолизі - судың электролизіне
заттардан органикалық заттарды пигменті атқарады.
ұқсас реакция. Ол Күн энергиясы
синтездейді. Ондай
әсерінен ыдырайды.
организмдерді автотрофтар деп
атайды.
Химиялық термодинамика – химиялық
энергияның басқа бір энергия түріне айналу
заңдылықтарын зерттейтін ғылыми сала
Термодинамикалық жүйе – қоршаған ортадан шынайы
не шартты түрде бөлінген, бір немесе өзара
әрекеттесуші бірнеше денелер жиынтығы
Гомогенді жүйе (ауа)
Гетерогенді жүйе (қан)

Ашық жүйе – қоршаған ортамен энергиясымен де
массасымен де алмасатын жүйе
Жабық жүйе – қоршаған ортамен энергиясымен
алмасып, массасымен алмаспайтын жүйе
Оқшауланған жүйе – қоршаған ортамен
энергиясымен де массасымен де
алмаспайтын жүйе ( m = 0, U = 0).
Жүйе күйі:

• Термодинамикалық тепе-теңдік күйі – уақыт аралығындағы жүйе
қасиеттерінің кез-келген нүктедегі тұрақтылығы, энергия және зат алмасу
процестерінің болмауы

• Стационарлы күйі – қоршаған ортамен үздіксіз энергия көзі мен зат
алмасу процестерінің нәтижесінде жүйе қасиеттерінің уақыт
аралығындағы тұрақтылығы

• Ауыспалы күйі – уақыт аралығындағы жүйе қасиеттерінің өзгерісі
Термодинамикалық тұрғыдан тірі
ағза:
стационарлық күйде болатын ашық
гетерогенді термодинамикалық
жүйе
Тірі ағзаға тән:
Жүйе параметрлерінің
тұрақтылығы;
уақыт аралығында қоршаған
ортамен энергия көзі мен зат алмасу
процестерінің үздіксіздігі
Ішкі энергия (U) –жүйенің жалпы энергия қоры, жүйе
бөлшектерінің өзара әрекеттесуі мен қозғалыстарының
барлық түрін құрайды

Процесс – жүйенің бір күйден екінші күйге өту барысындағы
осы жүйені сипаттайтын кез-келген бір параметрдің
қайтымды не қайтымсыз өзгерісі

Процестердің жіктелуі:
Изотермиялық (Т = const, T = 0)
Изобаралық (р = const, р = 0)
Изохоралық (V = const, V =0)

Биохимиялық реакциялар
р, Т = const
Энтальпия (Н) –изобарлы-изотермиялық жағдайдағы жүйенің энергиясын
сипаттайтын жүйе күйінің функциясы.

Ол ішкі энергия мен жұмыстың қосындысына тең ΔH = ΔU
+ pΔV

Энтропия – жүйенің ретсіздігінің сандық мөлшерін көрсететін
жүйе күйінің функциясы.
Егер процесс кезінде ретсіздік өзгермесе ( S = 0), онда процестің бағыты
энтальпияның өзгерісімен анықталады және процесс өздігінен энтальпияның
кему бағытына қарай жүреді

Егер процесс кезінде энергетикалық өзгерістер болмаса ( Н = 0), онда
процестің бағыты энтропияның өзгерісімен анықталады және процесс
өздігінен ретсіздіктің, яғни, энтропияның арту бағытына қарай жүреді

1) Жүйенің энергия минимумына ұмтылуы
2) Жүйенің энтропия максимумына ұмтылуы
Гиббстің бос энергиясы
Процестердің өздігінен жүру шарты ретінде
екі фактордың да (энтальпия және энтропия)
әсерін ескеретін жүйе күйінің функциясы –
Гиббстің бос энергиясы алынады

G = H - T S
Гиббстің бос энергиясы (G) - жүйенің берілген
процесте атқара алатын максималды
пайдалы жұмысына абсолюттік мәні жағынан
тең, таңбасы жағынан қарама-қарсы болатын
термодинамикалық жүйе күйінің функциясы
Дж. Гиббс ΔG = -Amax
(1839-1903)
Пригожин принципі:
Стационарлық күйдегі
термодинамикалық ашық жүйеде
қайтымсыз процестердің жүру
барысындағы энтропияның пайда болу
жылдамдығының мәні берілген
жағдайларда ең аз оң шамаға
ұмтылады
∆Si/∆z→0 Пригожин И.Р.
Химиялық
Химиялық кинетика
кинетика
Химиялық кинетика
химиялық реакциялардың жылдамдығын;
химиялық реакциялардың жүру
механизмін;
реакция жылдамдығының түрлі
факторларға тәуелділігін
зерттейтін ғылыми сала

Бастапқы заттар

Реакция өнімдері
Химиялық реакцияның жылдамдығы
бірлік көлемде немесе бірлік ауданда бірлік
уақыт ішінде әрекеттесетін молекулалар саны

с2 с1 c dc
Wорта Wшынайы
t 2 t1 t dt
моль/л сек
Химиялық реакцияның жылдамдығына
әсер етуші факторлар:

әрекеттесуші заттардың
табиғаты;
әрекеттесуші заттардың
концентрациясы;
температура;
катализатордың қатысы
Қорытынды
• Химиялық термодинамика термохимия, химиялық тепе-теңдік
және ерітінділер (олардың ішінде электролиттер) туралы
ілімдермен және электродты потенциалдар, беттік құбылыстар
термодинамикаларымен тығыз байланысты. Гесс заңының
практикадағы қолданбалы маңызы өте зор. Оның көмегімен әлі
белгісіз, бірақ есептеу үшін не басқа мақсат-қа қажет болатын
реакциялардың жылу эффектілерін есептеуге болады. Бұл
жағдайда есептейтін реакцияларға жанама, қосым-ша, бірақ жылу
зффектілері белгілі реакциялар пайдаланылады
Пайдаланған әдебиеттер тізімі
• Негізгі: Евстратова К.И. и др. Физическая и коллоидная химия. - М.: ВШ, 1990.
-487б.
• Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия. - М.: ВШ,
2001. -254б.
• Кругляков П.М., Хаскова Т.Н. Физическая и коллоидная химия. - М.: ВШ, 2005.
-319б. Бугреева Е.В. и др. Практикум по физической и коллоидной химии.-
М.:ВШ, 1990. -255б.
• Х.М. Рубина и др. Практикум по физической и коллоидной химии.-М.:ВШ,
2001. -152б. Қоқанбаев Ә.Қ. Физикалық химияның қысқаша курсы. – Алматы.:
Баспа, 1999. – 164б.
• Патсаев Ә.К., Шитыбаев С.А., Дәуренбеков Қ.Н. Бейорганикалық, физикалық
және коллоидтық химия. – Шымкент. 2004

Ұқсас жұмыстар

ЖАСУШАДАҒЫ ЗАТТАР МЕН ЭНЕРГИЯНЫҢ АЛМАСУЫ

Процестер және аппараттар курсының пәні

Зат пен қуат алмасу

ЖАНУАРЛАР ОРГАНИЗМІНДЕ ЗАТ АЛМАСУЫНЫҢ БҰЗЫЛУЫ(РАХИТ, ОСТЕОХОНДРОЗ)

Фотосинтездің жарық және қараңғы сатылары

Жануарлар биохимиясы

Ассимиляция немесе пластикалық алмасу

Энергия алмасу. Митчеллдың теориясы

Зат және энергия алмасу

Зат және энергия алмасу туралы

Пәндер