Файл қосу
Зат алмасуды реттеу
|ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ |
|СЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ |
|3 деңгейлі СМЖ құжаты |ПОӘК | |
| | | |
| | |ПОӘК 042-18-10.1.109 |
| | |/03-2013 |
|ПОӘК | | |
|«Жануарлар физиологиясы және|18.09.2013 | |
|биохимиясы II» пәні бойынша |№1 басылым | |
|оқу-әдістемелік материалдар | | |
ПӘНДЕРДІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ
«Жануарлар физиологиясы және биохимиясы II»
5В120100 – «Ветеринарлық санитария»
мамандығы үшін
ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАР
Семей
2013
Мазмұны
| | |
|Дәріс оқулар |3 |
|Зертханалық сабақтар |33 |
|Студенттің өздік жұмысы |36 |
1. ДӘРІС ОҚУЛАР
Микромодуль 1 - Кіріспе. Зат алмасуды реттеу
Дәріс 1. Витаминдер
Дәріс сабақтың мазмұны:
1. Витаминдерге анықтама, авитаминоз, гипо- және поливитаминоз туралы
түсініктер
2. Майда еритін витаминдер
3.Суда еритін витаминдер
4. Табиғатта таралуы
Витаминдер - әр түрлі химиялық табиғаты бар, организмнің тіршілігіне өте
шамалы мөлшерде қажет төмен молекулалы органикалық қосылыстар. Биологиялық
активті заттар ретінде организмде биохимиялық және физиологиялық
процесстердің қалыпты өтуін қамтамасыз етедіү
Витаминдердің жетіспеуі – цивилизацияның ауруы. Бүгінде бұл құбылыстардың
себептері айқындалды.
Авитаминоз дегеніміз белгілі бір витаминнің көп мөлшерде жетіспеуінің
салдарынан болатын организмдегі қалыптан тыс өзгерістер, құбылыстар.
Гиповитаминоз – витаминдердің біреуінің аздаған бөлігі жетіспегенде болатын
құбылыстар, өзгерістер. Әрине, гиповитаминоздың қай витаминнің жетіспеуінен
пайда болатынын анықтау қиынға соғады. Себебі, бұл өзгерістердің сыртқы
белгілері көмескі келеді.
Поливитаминоз деп организмге көптеген витаминдердің жетіспегендігінен
болатын өзгерістерді айтады.
Гипервитаминоз, егер витаминдерді үздіксіз өте көп қабылдаса да пайда
болады. Витаминдердің азықта шектен тыс көп болуы зиян келтіреді.
Майда еритін витаминдер. Оған жататындар: А, Д, Е, К, Ғ.
А витамині «А» авитаминозының ерекше белгілері:
1. Эпителийдің қабынып, зақымдануы.
2.Көздің тор қабатының зақымдануы.
3.«А» витамині аз болса, көздің мүйіз қабығы құрғап кетеді.
4.Кератомаляция /грекше keratos – мүйіз, malania – жұмсару, әлсіреу/ ауруы
кезінде көздің мүйізгек қабығы жұмсарып, ыдырайды.
5.Каротиннің А витаминіне ауысуы негізінен аш ішек қабырғаларында, ал аз
мөлшерде бауыр мен қанда болады. Ауысу каротиназа ферментінің әсерімен
өтеді.
D витамині. D авитаминозының белгілері:
1. Рахит /грекше Rhachis – арқа қыры, омыртқа бағанасы/ - мешел /құныс/
ауруы организдегі кальций мен фосфор алмасуының өзгеруінен болады. Кальций
мен фосфор тұздарының өсіп келе жатқан сүйектерде қабаттануы нашарлап,
олардың әктенуі бұзылады.
2. Остеомаляция /грекше ostean – сүйек, malakia – жұмсару/ сүйек жұмсаруы,
басқаша – остеодистрофия ауруы.
3. Остеопороз /грекше ostean – сүйек, poros – саңылау, тесік/ сүйек
қалыптасқан кезде сіңу процесінің түзілу процесінен анағұрлым басым болуына
байланысты сүйек тканінің селдіреуі болады. Фосфор-кальций алмасуындағы
тепе-теңдік жойылып, сүйектің табиғи формасы мен құрылысында күрделі
өзгерістер туады.
Е витамині.
Е авитаминозының белгілері:
1. Токоферолдың ұзақ уақыт жетіспеуі аталық малдың енін аздырып,
ұрықтандыру қабілетін жояды.
2. Е витамині жетіспегенде құстар мен сүтқоректілердің бұлшық еттері мен
жүйке ткандерінде, қан тамырларында елеулі өзгерістер болады. Зақымданған
қозылар мен бұзаулар аяғының, жүрегінің және тыныс алу органдарының еттері
семіп қалады. Бұл індетті ақбұлшықет ауруы дейді. Селен микроэлементі
жетіспегенде де осындай өзгерістер қой мен шошқа шаруашылығында кездеседі.
Мұндай ауру қояндарда, тышқандарда, иттерде және теңіз шошқаларында да
кездеседі.
К витамині.
К авитаминозының белгілері:
1. К витамині жетіспегенде қан тамырының қабырғасы селдіреуінен оның
ішіндегі қан айналаға шапшып шығып сол араға жиналады. Себебі, К витамині
қанның қалыпты жағдайда ұюына қажет. Ол осы құбылысқа керекті протромбин
мен тромботропиннің бауырда түзілуіне әсер етеді. К авитаминозы кезінде
протромбиннің ұюы баяулайды.
2. К витамині жетіспегенде организмдегі иминия және фосфорлану
процестері тежеледі.
3. АТФ – бұлшық еттердің жиырылуына керекті зат. Сондықтан К витамині
жетіспесе, бұлшық еттердің қызметі нашарлап, көптеген ферменттердің
активтігі төмендейді.
Ғ витамині.
Ғ авитаминозының белгілері:
Линоль қышқылы жетіспегенде холестерин жөнді ерімейтін эфирлер ретінде
бауырда және қан тамырларының қабырғаларында қабаттанып, атеросклероз
ауруына шалдықтырады.
Суда еритін витаминдер /В тобындағы витаминдер/
Суда еритін витаминдерге В1, В2, В3, В5/РР/, В6, Вс, В12, Н, С және Р
жатады.
В тобындағы витаминдер – суда еритін, организмдегі зат алмасуға үлкен
әсер ететін активті заттар. Бұл витаминдер және олардың туындылары көптеген
ферменттердің құрамына кофермент ретінде енеді. Организмдегі зат алмасудың
жүйелілігі және бағыты осыларға байланысты.
В1 витамині /тиамин/.
В1 – авитаминозының белгілері:
1. Полиневрит ауруы. Тиаминнің биологиялық активтігі фосфорлану процесінен
кейін ғана пайда болады. Тиаминнің фосфорлы туындысы тиаминпирофосфат
липоев қышқылымен бірігіп, пирожүзім қышқылын карбоксилсыздандыру
құбылысына қатысатын иминия құрамына кіреді.
Тиаминнің әсерінен мал организмінде декарбоксилаза ферменті түзіледі.
Бұл фермент жануарлар ткандерінде қанттар ыдырағанда пайда болған пирожүзім
қышқылын ацетатқа ауыстыру үшін қажет.
Тиамин жетіспегенде карбоксилазаның пайда болуы бұзылып, пирожүзім қышқылы
одан әрі ыдырамағандықтан оның қандағы мөлшері бірсыпыра көбейеді. Ал
пирожүзім қышқылының жиналуы орталық және шеткі жүйке жүйелері бөлімдерінің
қызметіне ұнамсыз әсер ететіндіктен полиневрит ауруы пайда болады.
1. Тиамин жетіспегенде жүрек жұмысы бұзылып, ішектің және қарынның жиырылуы
мен шырын бөлуі нашарлайды.
В2 витамині /рибофлавин/
В2 авитаминозының белгілері:
1. Рибофлавин жетіспеуінен организмдегі органикалық заттардың тотығуы
бұзылады. Мысалы, бұл жағдайда қанттардың алмасуы бұзылып, бауырдағы
гликогеннің пайда болуы төмендеп, сүт пен пирожүзім қышқылдарының тотығуы
тоқтайды.
2. Рибофлавин жетіспеген жағдайда организм белок пен амин қышқылдарын
нашар пайдаланады. Амин қышқылдары өзгермей несеп арқылы бөлінеді де,
организмнің белокты ұстап қалу қабілеті төмендейді. Керісінше, рационда
белок жетіспесе немесе оның биологиялық құндылығы төмен болса, организмде
флавопротеиндер пайда болмайды, ол пайдаланылмай зәр арқылы бөлініп, сыртқа
шығады.
Әсіресе рационда метиониннің болуы рибофлавинді пайдалануға үлкен
әсер етеді. Рибофлавин организмдегі триптофан амин қышқылының және майдың
қорытылуына ұнамды әсер етеді. Рибофлавин жетіспегенде организмнің С
витаминін түзу қабілеті төмендейді.
2. Азықта рибофлавиннің болмауы көздің мөлдір қабығы мен бұршағын кератит,
катаракта сияқты ауруларға шалдықтырады. В2 витамині жетіспегенде
гипохромдық анемия және жүйке жүйесінде ауыр індет пайда болады.
В3 витамині /пантотен қышқылы/
В3 авитаминозының белгілері:
Пантотен қышқылы жеткіліксіз болса малдың өсіп-жетілуі баяулайды,
терісі зақымданады, жүйке жүйесінің қызметі және ішкі секреция бездерінің
жұмысы бұзылады. Есейген малдың салмағы азайып, тәбеті нашарлап, суды аз
ішеді.
В5 витамині /никотин қышқылы, РР витамині/
В5 авитаминозының белгілері:
3. Рационда белок пен триптофан аз болғанда, ал жүгері дәндері, керісінше,
көп болғанда, жануарда никотин қышқылы жиі жетіспейді. Себебі, жүгері
дәндерінде, шошқалар мен құстар организмінде қорытылмайтын никотин
қышқылының биологиялық әлсіз түрі кездеседі. Сондықтан жүгері арқылы
никотин қышқылының тапшылығын толықтыруға болмайды. Мұның себебі жүгері
триптофан амин қышқылына тапшы. Бұл витаминнің рационда жетіспеуі
пеллагра дейтін ауыр індетке ұшыратады.
Пеллагра ауруы көптен белгілі. Ол алғаш ими Италияда пайда болды,
италяндықтардың «кедір – бұдыр тері» деген сөзінен шыққан, яғни, бұл ауру
теріде болатын өзгерістермен байланысты. Пеллаграның үш ерекше белгілері
бар: бірінші – имин /іш өту/, екінші – дерматит /терінің қабынуы/, үшінші –
деменция /психикалық қабілеттің төмендеуі/.
Қорыта айтқанда, организмдегі никотин қышқылы үш жолмен құралады. Олардың
біріншісі – азықтар арқылы енгізіледі, екіншісі – триптофаннан организмде
түзіледі, үшіншісі – ішектегі бактериялардың әрекетінен пайда болады.
В6 витамині /пиридоксин/
В6 авитаминозының белгілері:
4. Пиридоксин жетіспегенде жануарлардың азықты пайдалануы мен өсуі
нашарлап, терісі қабынып /дерматит/, аяқтары құрысып және жансызданып,
қандағы темірдің мөлшері көбеюіне қарамастан қанның жалпы мөлшері азайып
гипохромдық анемия пайда болады.
В12 витамині /цианкобаламин/
Витаминнің құрамында кобальт болғандықтан, оны кобаламин деп атайды.
В12 витамині микроорганизмдер әрекетінің арқасында күйіс қайыратын малдың
қарнында түзіледі. Бұл витамин жануарлардың өсіп-өнуіне, орталық жүйке
жүйесінің қызметіне, қан түзілуіне қажет. Әсіресе, қанның қызыл
түйіршіктерінің жетілуіне бұл витаминнің әсері үлкен. Ол гемоглобин
құрамына кіретін порфириндер түзілуіне қажет. Мұнан басқа В12 витамині
белоктар, майлар, қанттар және сульфгидриль тобының алмасуына қатысады. В12
витамині метиониннің метил тобының /СН3/ пайда болуына және гомоцистеиннің
метионинге ауысуына қатысады. Былайша айтқанда В12 витамині метионинді
сақтаушы ролін атқарады.
В12 авитаминозының белгілері:
1. Рационда цианкобаламиннің жетіспеуі малды қатерлі қан азаюына
ұшыратады. Организмдегі қан түйіршіктерінің қалыпты пайда болу құбылысы
бұзылады. Қандағы гемоглобиннің және қызыл қан түйіпшіктерінің жалпы саны
күрт кемиді. Жұлында да өзгерістер болады.
С витамині /аскорбин қышқылы/
Шығыс елдеріндегі «бери-бери» ауруы сияқты Европада құрқұлақ /цинга/
ауруының XYI-XYII ғасырда теңіз саяхатшыларының арасында жиі кездесетіні
мәлім. Оның негізгі себебі кемешілердің көбінесе ұн мен тұзды тағамдарды
пайдаланып, тамақ ретінде жеміс-көкөністерді қолданбағаннан цинга немесе
скорбут /голланд сөзі, қазақша «ауыздағы жаралар» - деген мағына береді/
ауруы пайда болатыны анықталды.
С авитаминозының белгілері:
1. С витаминінің ұзақ уақыт жетіспегендігінен құрқұлақ ауруы пайда
болады. Бұл авитаминоздың төрт белгісі бар: ішектің зақымдануы, ет пен
теріге қан құйылу, буын мен сүйектердің өзгеруі және қанның азаюы.
ВС витамині /фоль қышқылы/
Фоль қышқылының физиологиялық маңызы, организмде алмасуы В12 витаминімен
тығыз байланысты. Осы екі витаминде қан түйіршіктерінің және метил
топтарының пайда болуына, метионин мен холин амин қышқылдарын түзуге
қатысады. Фоль қышқылы бауырды майландырмайды.
Н витамині /биотин/
Биотиннің негізгі қасиеті – орталық жүйке жүйесінің қызметін реттеу, белок,
қанттар мен май алмасуына қатысу.
Н авитаминозының белгілері:
Тері ауруларын емдеуде биотин кеңінен қолданылады.
Р витамині /цитрин, биофлавоноидтар/
Өсімдіктер әлемінде кең тараған. Әрекет ету механизмі әзірге
түсініксіз. Бұлардың негізгі физиологиялық қасиеті – ұсақ қан тамырларының
нәзіктігін және өткізгіштігін азайтып, олардың қабырғаларын нығайтады. Бұл
витамин жеткіліксіз болса капиллярдың үзілгіштігі, әр жерде қан құйылудың
болуы, буындардың ауруы байқалады. Сондықтан Р витамині берілген
жануарлардың организміндегі С витамині көбірек болған, яғни Р витамині С
витаминін қорғау ролін атқарады деуге болады.
Витамин тәріздес заттар
Инозит
Инозит – алты атомды циклогексан деген спирт. Өсімдіктер мен
жануарлар ткандерінде кең тараған. Әсіресе жүйке ткані бұл затқа бай.
Инозиті жоқ диета тышқандардың өсуін тоқтатып, жүнін түсіріп, қанын
азайтып, бауырын майландырады. Көгершіндердің жүйке жүйесінде өзгерістер
болады.
В13 витамині /оротов қышқылы/
Цитозин, имин және урацил секілді нуклеин қышқылдарын түзуде
пайдаланылатын пиримидин негіздері. Бұл зат жануарлардың өсуіне дем береді.
В13 витамині бауыр ауруларын емдеуде, қан түйіршіктерінің пайда болуын
жылдамдытуға пайдаланылады.
В4 витамині /холин/
Холин – дәмі ащылау, түссіз, жабысқақ сұйық зат. Ол су мен имин жақсы
ерігіш, дымқыл тартқыш, ақ кристалды ұнтақ.
Холин бауырды майланудан сақтандырады. Организмде метионин түзілуі
үшін холин керек. Ішек қабырғаларында фосфолипидтердің, бауырда лецитиннің
пайда болуына, майлардың ішекте сорылуына холин қажет. Холин ішектердің
жиырылуына, жүйке қозуын одан әрі жалғастырушы ацетилхолин медиаторының
пайда болуына ұнамды әсер етеді. Қалыпты жағдайда холиннің қатысуымен
фосфолипидтер бауырдан бөлініп, өзімен бірге май қышқылдарының ауысуына
ықпал жасайды.
Организм ткандерінде холиннің түзілуі этиламиннің қатынасуымен өтеді.
Ал этиламин метиониннің метил тобы, серин мен глицин амин қышқылдарынан
пайда болады. Бұл құбылыстар В12 витаминінің, фоль қышқылының және С
витаминінің қатысуымен өтеді. Сондықтан холинді қажетсінуі рациондағы
метиониннің, фоль қышқылы мен С витаминінің мөлшеріне байланысты. Сол
себептенде рационда белоктың, В12 витаминінің және фоль қышқылының аз болуы
холиннің жетіспеуіне әкеледі. Рационда қанттарды майға ауыстыратын цистин
мен тиаминнің көп мөлшерде болуы холин тапшылығын арттыра түседі. А
витаминінің қалыпты жағдайда алмасуы және оның бауырда қорлануы үшін де
холин керек.
Холин авитаминозының белгілері:
1. Холин жетіспесе, бауыр майланып, өзінің қалыпты қызметін атқара
алмай, цирроз ауруына ұшырайды.
2. Никотин қышқылының көп болуы да бауырды майландырады. Өйткені ол
метилникотинамид ретінде бөліне тұра организмдегі метил топтарын азайтады.
Ал метил топтары холин мен метиониннің түзілуіне қажет.
Парааминбензой қышқылы /ПАБҚ/
Бұл витамин жас төлдердәің өсіп жетілуі және тіршілігін қамтамасыз
етуі үшін қажет, сондай-ақ көптеген микроорганизмдердің өсіп-жетілуіне де
әсер етеді. Сульфамидті препараттарды қолдану бұл витаминді микробтардың
пайдалануын төмендетеді. Фармакологиялық тәжірибеде қолданылады
Негізгі ұғымдар: витаминдер; витамерлер; провитаминдер; гиповитаминоз;
гипервитаминоз.
Бақылау сұрақтары:
1.Витаминдер қандай заттар?
2.Витаминдер деген не? Мысал келтір.
3.В1 витамины жетіспегенде бұлшық етте қандай өзгерістер пайда болады?
4.В2 витамины қай азық-түлікте болады?
5.В6 витамерлерін жазыңыз. Қай витаминндердің биологиялық активтігі ең
жоғары?
6.Аскорбин қышқылы қай процесске қатысады?
7.D витаминін шектен тыс көп қабылдаса қандай зардаптар пайда болады?
Ұсынылатын әдебиеттер: 1 []
Өзіңді тексер
1.Химиялық құрылымы жағынан жақын, биологиялық қасиетттері біркелкі
заттарды деп атайды:
а)витаминдер; б)изомерлер; в)гомологтар; г)витамерлер
2.Витаминдердің организмде шектен тыс көп мөлшерде жиналуынан болатын
бұзылуларды деп атайды:
а)гипервитаминоз; б)гиповитаминоз; в) авитаминоз
3.Мына витаминнің витамеріне никотин қышқылы және никотинамид жатады:
а) В1; б) В3; в) В5; г)В12; д)К
4.В12 витамині кіретін катион:
а)кали; б)кобальт; в)натрий; г)магний; д)мырыш;
5.Пеллагра ауруына қарсы тұратын витамин:
а)Е; б)С; в)В2; г)В12; д)В5
6.Н витаминінің физиологиялық аты:
а)цингаға қарсы; б)себореяға қарсы; в)жүйкеге қарсы; г)рахитке қарсы
7.С витаминінің қайнар көзі
а)ет өнімдері; б)өсімдікті өнімдер; в)сүт өнімдері
Микромодуль 1 - Кіріспе. Зат алмасуды реттеу
Дәріс 2. Ферменттер
Дәріс сабақтың мазмұны:
1. Ферменттерге анықтама, сипаттама
2. Жіктелуі, номенклатурасы
3.Коферменттер
4. Активтік орталықтар, әрекет ету механизмі
Ферменттер /энзимдер/ - бұл тірі клеткаларда пайда болатын және
организмдегі биохимиялық процестерді жылдамдататын белок тектес биологиялық
катализаторлар. Олар организмдегі жекелеген химиялық реакциялардың жүруін,
жалпы бүкіл зат алмасу процестерін тездетеді. Ферменттердің аса маңызды
ролін И.П.Павлов «ферменттер – тіршіліктің нағыз қозғаушы күші» - деп
көрсеткен болатын.
Әр клеткада фермент молекуласының биосинтезі әдеттегі белоктың биосинтезі
сияқты өтеді.
Ферменттер белок тектес заттар болғандықтан, белоктарды алу әдістерін
ферменттерге де қолданады.
Ферменттердің химиялық табиғаты және құрылысы.
Коферменттер
Ферменттер химиялық табиғаты жағынан – белоктық заттар. Ферменттің
тездеткіштік қызметі оның молекуласында белок барлығына байланысты.
Қарапайым ферменттердің молекуласы тек қана белоктардан тұратын бір
компонентті ферменттер болып келеді. Яғни, қарапайым ферменттер дегеніміз
бұл қарапайым белоктар. Гидролиздегенде тек амин қышқылдарына ғана
ыдырайды.
Күрделі ферменттер деп күрделі белоктарды айтады. Олардың молекуласы
белоктық және белоксыз заттардан тұратын екі компонентті ферменттер.
Белоктық бөлігін апофермент, ал белоксыз бөлігін кофермент немесе
простетикалық топ деп атайды.
Апофермент коферментсіз активсіз, дәл солай кофермент апоферментсіз
активсіз. Металдардың иондары немесе белок емес органикалық заттар күрделі
ферменттердің кофакторлары болып келеді. Көптеген иминия өзінің активтігін
демеуге екі кофактордың да қатысуын керек етеді. Көптеген металдардың
иондары ферменттердің жақсы активаторлары: Na+, К+, Са2+, Мg2+, Zn2+, Cu2+,
Mn2+, Ғе2+, Со2+т.т.
Кофакторды /простетикалық топ/ әдетте кофермент деп атайды.
Коферменттер /латын сөзінен «ко» - бірге және иминия/ - ферменттің
белокты бөлігімен әлсіз байланысқан белок емес органикалық қосылыстардан
тұратын бөлігі. Бұған дегидрогеназалар мысал бола алады.
Простетикалық топ деп ферменттің белокты бөлігімен берік байланысқан
кофакторын айтады. Мәселен, гемоглобиндегі темірпорфирин комплексі /ими/
белокпен берік байланысқан.
Биохимиялық реакцияларда коферменттер 2 міндет атқарады:
1.Олар күрделі ферменттің активтік орталығын қалыптастыра отырып,
ферментті субстрат молекуласымен түйістіреді. Сөйтіп, соңғысының катализдік
өзгеруін іске асырады.
2. Коферменттер катализдік процестің барысында электрондарды,
протондарды, жекелеген атомдарды және олардың топтарын бір субстраттан
екіншісіне тасымалдауға қатысады.
Жалпы айтқанда, катализдік процесті фермент өзінің бүкіл
молекуласымен жүзеге асырады. Оның белоктық бөлігі ферменттің талдаушылық
/іріктеушілік/ қасиетін және реакцияның жылдамдығын анықтайды. Апофермент
иминия уақытша қосып алады, ал кофермент осы кезде оның өзгеруін қамтиды.
Ал бір кофактордың өзі бірнеше ферменттің құрамды бөлігі болуы мүмкін.
Коферменттерді, олардың қызметттері бойынша 3 топқа бөлуге болады:
1. Оксидоредуктаза коферменті – сутегін және электрондарды
тасымалдаушылар
2. Трансфераза коферменттері – атомдар тобының тасымалдаушылары.
3. Изомераза, лиаза және лигаза /синтетаза/ коферменттері.
Коферменттердің тізімі 3-кестеде көрсетілген.
Ферменттердің жалпы сипаттамасы
Ферменттердің аса тұрақсыздығына байланысты әсері де көптеген факторларға
тәуелді келеді.
Температураның әсері. Ферменттің ең жоғары активтігі 36-400С
байқалады. Папаин бұған жатпайды. Оның активтігі 800С-та да білінеді, ал
каталазаға деген қолайлы температура 0 және 100С арасында жатыр.
Температура 80-1000С-қа жеткенде фермент өзінің катализдік қабілетін
жоғалтады /инактивацияланады/, денатурацияға ұшырайды. Инактивация
реакциясының ұзақтығына және табиғатына байланысты.
Кейбір иминия құрғақ күйінде – 120-1900С салқындыққа дейінгі
температураға төзімді келеді. Температураны біртіндеп 370С-қа дейін
жоғарылатса, олардың активтігі қалпына келеді. Ферменттің бұл қасиетін
малды қолдан ұрықтандыруға арналған ұрық сұйығын /сперма/ сақтау үшін
пайдаланады.
Ортаның рН-ның әсері. Әрбір ферменттің өте жоғары активтік көрсететін
қолайлы рН аймағы бар. Мысалы, пепсин рН –1,5 – 2,5, трипсин рН – 8,0 –
9,0, сілекей амилазасы рН –6,9 – 7,0, уреаза рН – 7,2 – 8,0 болғанда ең
жоғары активтік көрсетеді.
Талғампаздығы /іріктеушілігі/. Әрбір фермент, құрылысы жағынан ұқсас
тек белгілі субстратқа немесе заттар тобына ғана әсер етеді. Яғни, қандай
да бір басқа заттарға емес, тап сол берілген затқа әсер етуге бейімділігін
айтады. Әрбір фермент тек белгілі бір реакцияны ғана катализдейді. Мәселен,
уреаза ферменті бір ғана несеп нәрінің ыдырау реакциясын катализдейді.
Сахараза тек сахарозаны ыдыратады.
Активаторлар және ингибиторлар /бөгегіштер/.
Ферменттің активтігі ортада әр түрлі қоспалардың болуына байланысты.
Ферменттің активтігін жоғарылататын заттарды активаторлар, ал
баяулататындарды немесе тежейтіндерді ингибиторлар /бөгегіштер/ деп атайды.
Ферменттің активтігін өлшеу. Ферменттердің активтігі өте жоғары.
Олардың шапшаңдатқыш активтігін сипаттау үшін «айналым саны» деген ұғым
қолданылды. «Айналым саны» деп 1 моль ферменттің әсерінен 1 минут уақытта
өзгеріске ұшырайтын субстраттың мөлшерін /моль санымен есептегенде/ айтады.
Мысалы, кейбір таза ферменттің «айналым саны» мынандай:
Каталаза Н2О2 5 000 000
Пепсин Казеин 40 000
Изоферменттер /грекше isos – бірдей, біркелкі және ферменттер/.
Изоферменттер деп белгілі бір субстратқа ғана талғауы бар, бірақ физикалық,
химиялық, катализдік, иммунологиялық қасиеттерімен ерекшеленетін бір
ферменттің әр түрлерін айтады.
Проферменттер /латынша pro – бұрынырақ, алдында және ферменттер/ -
ферменттердің активсіз түрі.
Мультиферменттер жүйесі /латынша multum – көп және ферменттер/ - әр түрлі
ферменттердің көптеген санынан құралған жиынтықтар.
Ферменттің активтік және өздік реттегіш / аллостерлі/
орталықтары
Ферменттің активтілік орталығы деп оның молекуласының субстратпен түйісетін
бөлігін айтады.
Аллостерлі өздік /реттегіш/ орталық. Екі және одан да көп суббірліктен
тұратын кейбір ферменттердің молекуласының үстінде, активтік орталықтан тыс
жерде орналасқан, қосымша бөлімшесі болады. Оны аллостерлі немесе реттегіш
орталығы дейді. Ал, ферменттерді аллостерлі ферменттер деп атайды /грекше
allo және stereos – басқа және орын/.
Реттегіш орталық активтік орталықтан едәуір қашықтықта орналасады.
Аллостерлі ферменттер реттегіш орталығы арқылы модулятордың /эффектордың/
молекуласымен байланысқа түседі. Модулятор аллостерлі ферменттің
конформациясын өзгерте отырып оның әсерін активтендіреді немесе бөгейді, ал
өзі өзгермейді.
Ферменттердің әрекет ету механизмдері
Ферменттің субстратпен әрекет ету дағдысын екі теория арқылы түсіндіруге
болады.
Уақытша, аралық қоспалар құру теориясы. Михаэлис-Ментен бойынша
бірінші сатысында, фермент субстратпен қосылып фермент – субстрат
комплексін түзеді.
Екінші сатысында, фермент – субстрат комплексі реакцияның ақырғы өніміне
дейін ыдырап, фермент босап шығады.
Адсорбциялық теория. Бұл теория бойынша фермент молекуласының бетіне
реакцияға түсетін заттардың сіңірілуі /адсорбциясы/ жүреді. Соның
нәтижесінде әрекеттесетін бөлшектердің өзара жақындасуынан пайда болған
қақтығысуы «табысты» өткендіктен реакция жылдамдығы жоғарылайды.
Ферменттерді екі жолмен атайды: жүйелі /рационалдық/ және тривиалдық
/жұмысшы/.
Жүйелі бойынша әрбір фермент атауының алдына оның шифры қойылады.
Шифр төрт цифрдан құралады. Бірінші цифр ферменттің қай класқа жататынын
көрсетеді. Екінші цифр оның класс тармағын білдіреді. Үшінші цифр класс
тармағының түрін анықтай түседі. Төртінші сан ферменттің осы класс
тамағындағы рет нөмерін білдіреді. Ферменттің шифрындағы әрбір цифр бір-
бірінен нүктемен бөлінеді.
Жаңа жіктеу бойынша бізге белгілі ферменттердің барлығы алты класқа
бөлінеді.
1. Оксиредуктаза – сутегінің атомдарын немесе электрондарды бөліп және
қосып алу арқылы субстраттың тотығу-тотықсыздану процесін үдететін фермент.
2.Трансфераза – атомдардың түрліше топтарының тасымалдану реакциясын
катализдейтін фермент.
3. Гидролаза – заттардың түрліше топтарының гидролизіне қатысатын фермент.
4. Лиаза – еселенген байланысты түзе немесе бұза отырып, түрлі атомдар
тобын қосып немесе ажыратып алу реакциясын катализдейтін фермент.
5. Изомераза – изомеризация реакциясын катализдейтін фермент.
6. Лигаза /синтетаза/ - АТФ энергиясының есебінен түрлі заттардың
синтезделу реакциясын шапшаңдататын фермент.
Негізгі ұғымдар: фермент; энзимология; холофермент; апофермент; кофермент;
аллостериялық орталық; субстратты орталық.
Бақылау сұрақтары:
1.Ферменттердің химиялық табиғаты және биологиялық маңызы қандай?
2.Фермент құрамында қандай орталықтар бар? Жай және күрделі ферменттердің
әр орталығын сипаттап өтіңіз.
3.Фермент-субстрат комплескін қалай түсінесіз? Қандай байланыстармен
байланысқан?
4.Температура фермент- субстрат комплексіне қалай әсер етеді?
5.Пепсин үшін ең жоғарғы активтілік көрсететін орта (қышқылдық, бейтарап,
сілтілі)?
6.В6 витамині кіретін коферментті атаңыз. Оның құрылымдық формуласын жазып,
атаңыз.
7.НАД, ФАД, КоА Коферменттерінің құрамына қай витаминдер кіреді?
8.а)дипептид, б)лактоза, в)сахароза, г)амилаза гидролизін катализдейтін
ферменттерді жұмысшы атаумен атаңыз
9.Оксидоредуктаза класының ферменттері қай реакцияларды катализдейді?
Дегидрогеназа катализдейтін процестерге мысалдар келтіріңіз?
10.Төмендегі реакцияларды катализдейтін ферменттерді атаңыз, оның класын
анықтаңыз:
а)глюкоза+АТФ – глюкозо-6-фосфат
б)глюкоза-1-фосфат- глюкозо-6-фосфат
в)сүт қышқылы + НАД – пирожүхім қышқылы+ НАД+ Н+
г)аланин+ Н2О – сүт қышқылы + NH3
д)аланин+ этиламин+ СО2
Ұсынылатын әдебиеттер: 1 [277-337]
Өзіңді тексер
1.Ферменттер – а)көмірсулар табиғаттас катализаторлар;
б)белоктар табиғаттас катализаторлар;
в)бейорганикалық табиғаттас катализаторлар
г)липидтер табиғаттас катализаторлар
2.Холофермент дегеніміз: а)молекула бетіндегі комплекс; б)мультэнзимді
комплекс; в)қарапайым фермент; г)күрделі фермент; д)фермент – субстрат
комплексі
3.ФМН құрамына кіреді: а)А витамині; б)В6 витамині; в)В2 витамині; г)К
витамині; д) В12 витамині
4.Пантотен қышқылы мына кофермент құрамына кіреді: а)НАД; б)ФАД;
в)пиридоксальфосфаттың; г)коэнзим А; д)тиаминпирофосфат
5.Цитоплазмадағы клеткалық ферменттер ең жорғарғы активтілік көрсететін
рН аймағы: а)7; б)2-3; в)4-5; г)9-10
6.АТФ қатысуымен биологиялық молекілалардың түзуін катализдейтін
ферменттер мына класқа жатады: а)трансфераз; б)лигаз; в)гидролаз; г)лиаз;
д) изомераз
7.Декарбоксильдей процесін катализдейтін ферменттер мына класқа жатады:
а)изомераза; б)лиаза; в)лигаза; г)трансфераза
Микромодуль 1 - Кіріспе. Зат алмасуды реттеу
Дәріс 3. Гормондар
Дәріс сабақтың мазмұны:
1. Витаминдерге анықтама
2. Әсер ету механизмі
3.Ішкі секреция бездері гормондары
4. Гипофиз гормондары
ГОРМОНДАР
Г о р м о н д а р деп биологиялық әрекетшіл заттарды, организмдегі
метаболизм, зат алмасу сарынын үдететін, өсу, көбею қарқынын, сол сияқты
алуан түрлі т.б. маңызды функцияларды реттеушілерді айтады.
Гормондардың әсер ету механизмі
Гормон әсерін іске асыру үшін өзінің нысана – клеткасын білуі тиіс.
Нысана – клеткасының мембранасы да бұл гормонға аса сезімтал келеді.
Гормондарды танитын клетка компоненті рецептор /латынша receptor –
қабылдаушы/ деп аталады. Рецепторлар плазмалық мембранаға немесе клетка
ішінде орналасқан және олармен байланысқан.
Рецепторлар – гормондарды байланыстыра алатын белоктар.
Рецепторлардың өзіндік ерекшелігі болады. Мәселен, гормон молекулалары
тиісті рецепторлармен / белоктармен/ «құлыпқа дәл келген кілт» сияқты
сәйкес үйлесе алуы керек. Осындай өзара әрекеттесу нәтижесінде ғана
гормондар биохимиялық процестерге әсер етеді, оларды тездетеді немесе
тежейді.
Қалқанша безінің гормондары
Тироксин қалқанша безінде 2 сатымен түзіледі.
Қалқанша без гормонының ең қасиетті бөлігі иод болады. Егер қалқанша
безінің жұмысы бәсеңдеу болып, гормонын өте аз шығаратын болса, оны
гормонның қалпынан аз жасалуы /гипофункция, гипотиреоз/ дейді. Гипофункция
кезінде сүтқоректі жануарлардың зат алмасуы төмендейді.
Гиперфункция да /гипертиреоз/ қалқан безі громонының қалпынан тыс, көп
жасалуынан болады.
Аурудың бұл түріндегі көрнекті белгілерінің бірі көз шатынау, бадыраю /
«аты көз»/ - көз жанары жылтырап, үлкейіп шарасынан шыға жаздап тұрған
сияқтанады.
Кальцитонин /тиреокальцитонин/.
Кальцитониннің нысана – органына сүйек ткань жатады. Кальцитонин кальцийдің
қаннан сүйек тканіне өтуін қолдайды, яғни қандағы кальцийдің мөлшерін
төмендетеді.
Қарбалас қалқанша бездерінің гормоны
Паратгормонның нысана органы – сүйек ткані мен бүйрек. Оларға паратгормон
цАМФ арқылы әсер етеді.
Гиперпаратиреоз кезінде сүйектің минералдандырылу процесі бұзылады.
Біртіндеп организмде фосфор мен кальцийдің тұздары азая түседі, мұның
салдарынан малдың сүйектері бүлініп, бұзыла бастайды, сырқырап ауырады,
сыңғыш келеді.
Паратгормон қалыпты мөлшерде болғанда сүйек ткандері жұмсарып, ериді
де, кальций мен фосфор бөлініп қанға шығады. Паратгормон қандағы кальцийдің
мөлшерін жоғарылатып, фосфорды төмендетеді. Паратгормон кальцитонинге
кальций жағынан антагонист болып келсе, фосфор жағынан – синергист. Себебі,
айтып өткендей, кальцитонин /тиреокальцитонин/ кальцийдің қаннан сүйекке
өтуіне мүмкіндік туғызады, кальций мен фосфордың қандағы мөлшерін тұрақты
деңгейде ұстап тұрады.
Ұйқы безінің гормондары
Ұйқы безі қарынның артында орналасқан. Ол – аралас секрециялы орган. Оның
клеткаларының көпшілігі ас қорыту ферменттерін түзіп, ұлтабарға шығарады.
Қант ішек-қарын жолында ас қорыту сөлдері мен ферменттерінің әсер етуінің
нәтижесінде тамақ көмірсуларынан, аздап белок пен майлардан жасалады.
Құрылған глюкоза ішектің кілегей қабығы арқылы өткізіп, бауырға әкелінеді.
Мұнда біраз бөлігі гликогенге айналып «қорға» қалдырылады, ал біразы майға
айналады, көбі қан айналысымен бүкіл организмге таралады. Ол организмдегі
зат алмасуының барлық түріне энергияның көзі болып табылады.
Ұйқы безінің екі гормоны – инсулин мен глюкагон – осы құбылыстардың
барлығында ерекше қызмет атқарады. Инсулин қант деңгейін көтереді.
Глюкозаны организмнің клеткалары пайдалану нәтижесінде оның қандағы
деңгейлі мөлшері қалыптан төмендесе, бауырдағы гликоген глюкозаға айналып
қанға түседі, ткандердің тұрақты қоректенуі қамтамасыз етіледі. Қан
құрамындағы глюкоза мөлшері 3,3 ммоль/л деңгейінен төмендеген кезде
глюкагонның бөлінуі күшейеді. Глюкагон бауырда фосфорилаза жұмысын
активтендіреді, ал фосфорилаза гликогенді глюкозаға ыдыратады. Сөйтіп, қан
құрамында глюкозаның концентрациясы артады.
Гипофиз / ми қабаты гормондары/
Гипофиз /ми қосалқысы/ омыртқалы жануарлардағы ішкі секрецияның аса маңызды
безі. Мидың астында орналасқан. Гипофиз алдыңғы /аденогипофиз/, ортаңғы
/нақ аралық/ және артқы /нейрогипофиз/ болып үш бөліктен құралады. Олардың
әр бөлігі ерекше гормондар өндіреді. Молекулалары пептидтік құрылыспен
сипатталады. Пептидтік гормондар белоктық қосылыстар болып саналады:
олардың молекулалары ашық та, тұйық та /циклды/ бола алатын пептид
тізбекшелерінен құралады.
Гипофиздің алдыңғы бөлігінің /аденогипофиздің/ гормондары
Өсу гормоны /соматотропин – СТГ/. Сүйек, ұшындағы шеміршек ткані
клеткаларының бөлінуі есебінен ұзарып өседі. Сүйектердің өсуін биологиялық
активті заттар, мысалы гипофизден бөлінетін өсу гормоны реттеп отырады. Бұл
гормонның мөлшері жеткіліксіз болса жас жануарлардың тіпті өсуі мүлде
тоқтап қалады. Мысалы, мұндай адамдардың бойы пәкене болып, ер жеткенде 5-6
жастағы баланың бойынан аспайды. Мұндай адамдарды ергежейлілер деп те
атайды. Бұл кезде жыныстық дамудың да тежелуі мүмкін.
Егер балалық шақта гипофиз өсу гормонын өте көп бөліп шығарса, онда
бойы 2 м және одан да асатын алып адам өседі /гигантизм/.
Сүт шығару /пролактин – ПРЛ/. Лактация – күрделі процесс. Оның
әрдайым ойдағыдай болуын осы гормон реттеп отырады. Сүтқоректі жануарларда
ол ими дененің /бездің/ дамуына ықпалын тигізеді, түсік тастамай буаздықтың
сақталуына, желіннің өсіп жетілуіне, одан сүт шығуына қолайлы әсер етіп,
аналық қасиеттің қалыптасуына көмектеседі.
Гонадотропин /ГТГ/ немесе филлотропин /фолликулдардың дамуын
жылдамдататын гормон – ФСГ/. Аналық, жарым-жартылай аталық, ұрық безедрінің
қызметін күшейту үшін қолданылады. Аналық безінің фолликулдарының
жұмыртқалыққа өсіп жетілуін тездетіп, олардың гормондық қызметін арттырады
/фолликулаларда аналық клеткалар орналасқан/. Буаз биенің несебінен
алынады. Қойды қолдан ұрықтандыру арқылы көп төл алу үшін СЖК препараты
қолданылады.
Лютотропин гормоны /ЛГ/. Әсері филлотропинге ұқсас. Әр жынысты екі
организмге гонадотропты әсер етеді. Сары дененің өсіп жетілуіне және
овуляцияға қолайлы жағдай туғызады.
Тиреотропин /тиротроптық гормон – ТТГ/. Оның атқаратын қызметі –
қалқанша без жұмысына жағдай жасау, яғни, бездің қаннан иодты сіңіруіне
және дииодтирозиннің тироксинге айналуына көмектеседі. Сонымен гормондық
реттелу бірімен-бірі байланысты болып шығады: гипофиз қалқанша бездің
әрекетін реттейтін болса, қалқанша бездің гормондары организмдегі бүкіл зат
алмасуды бақылайды.
Кортикотропин /адренокортикотроптық гормон – АКТГ/. Бүйрек үсті
бездерінің гормондарының /кортикостерон, кортизол/ түзілуіне ықпал жасайды,
организмде холестерин шамасын төмендетеді де, бүйрек үсті қабығында,
керісінше, оны жоғарылатады. Көмірсу емес қосылыстардан глюкоза түзілуіне
жанама әсер етеді.
Гипофиздің нақ аралық гормоны
Меланотропин – тері реңін /пигментация/ реттеуші гормон. Гормон тері
реңі – меланиннің түзілуіне әсер етеді.
Гипофиздің артқы бөлігінің гормондары
Сүтқоректі жануарлардың нейрогипофизі негізінен екі түрлі гормон
бөліп шығарады: окситоцин және вазопрессин.
Окситоцин – ОКСТ /окситоцин/ жылтыр бұлшық еттерді қатты жиырылтып
қысқартады. Әсіресе бұл жағдай малдың тууы кезінде жатыр бұлшық етінде
байқалады. Сондықтан да окситоцинді малдың тууы қиындап ұзап кеткенде
қолданады. Малды сауған уақытта желіннің емшегін түршіктіріп қоздырған
кезде окситоцин босап шығады да сүттің бөлініп шығуына себеп болады.
Вазопрессин – ВП /адиуретин/ қан қысымын арттырып, қан плазмасының
осмостық қысымын реттейді. Ол бүйрек каналдарында суды кері қарай соруды
белгілі деңгейде ұстап тұрады, сөйтіп бөлінетін зәр мөлшерін азайтады.
Яғни, вазопрессин организмде тұз – су алмасуын тұрақтандырады.
Вазопрессиннің түзілу процесі бүлінген кезде, несеп көп бөлінеді, мұндай
ауруға ұшырағандар суды көп ішеді, сусамыр болып, қатты шөлдегіш келеді.
Жыныс бездерінің гормондары
Жыныс клеткалары /аталық клетка – сперматозоидтар, аналық клетка –
жұмыртқа клеткасы/ жыныс бездерінде түзіледі. Аталық жыныс бездері – аталық
бездер. Онда сперматозоидтар түзіледі. Сонымен қатар аталық бездер ішкі
секреция безінің қызметін де атқарады, яғни жыныс гормондарын жасап
шығарады.
Тестестерон мен андростерон – еркек малдың нағыз жыныс гормондары.
Бұлар ұрық безінің клеткаларында, ал шағын мөлшерде бүйрек үсті безінің
қабығында және аналық безінде түзіліп шығады. Бұл екеуінің мейлінше
активтісі тестестерон, ал андростеронның активтігі одан 10 есе кем.
Андроген /имин – еркек деген гректің сөзінен шыққан/ еркектердің
жыныс гормоны. Химиялық табиғаты бойынша стероидтық гормондар тобына жатады
және холестеролдан түзіледі. Андрогендердің туындыларына андростерон,
дегидроандростерон және тестостеронның жасанды түрі – метилтестестерон
жатады. Осы гормондардың тигізетін әсерінен еркектің организміне тән
бірқатар белгілер – қосалқы жыныстық белгілер /сақал – мұртының болуы,
мықты қаңқа мен жақсы жетілген бұлшық еттің, ими дауыстың болуы/
қалыптасады. Себебі, андрогендер белоктар синтезіне, әсіресе бұлшық ет
ткандеріндегі белок түзілуіне дем береді, жас жануарлардың сүйек қаңқасының
өсуін дамытады.
Прогестерон – ұрғашылардың төртінші жыныс гормоны. Аналық
безінің фолликуласында аналық клеткасы өсіп пісіп жеткен сайын фолликула
ұлғая береді де ішіне сұйық зат толады. Сонан соң фолликула жарылады, сұйық
зат ағып шығады және аналық клеткасы аналық жолына түседі. Жарылған
фолликула орнына эндокриндік жаңа туынды – ими дене пайда болады. Оның
ішінде стероидтық гормон прогестерон түзіледі. Омыртқалы жануарларда
прогестерон ұрықтанған аналық клетканы қабылдауға дайындайды. Клетканың
өсіп жетілуін және сүтқоректі жануарлардың буаз кезінің қалыпты өтуін
қамтамасыз етеді. Ол буаздық кезде желіннің өсіп жетілуін, тууды, лактация
кезінде желінде сүттің пайда болуын реттейді.
Қорыта айтқанда, жыныс гормондары жыныс бездері бөліп шығаратын,
еркек пен ұрғашының жыныстық белгілері мен жыныстық шабытын қалыптастырып,
табиғи жолмен реттеп отыратын заттар.
Бүйрек үсті бездерінің гормондары
Бүйрек үсті безінің екі қабаты бар: сыртқы қыртыс қабаты және ішкі ми
сияқты заты. Бұл екеуі дара без сияқты және екі түрлі гормон жасап
шығарады.
Ми затының гормондары
Ми заты екі түрлі гормон бөліп шығарады: адреналин және норадреналин.
Адреналин организмде көмірсулардың алмасуына әсер етеді. Фосфорилаза
ферментін активтендіреді, ал гликоген – синтетазаны тежейді. Өзінің әсерін
глюкагон сияқты цАМФ арқылы тигізеді. Сөйтіп, қан құрамындағы глюкозаның
мөлшерін көбейтеді.
Адреналин мен норадреналин ткандерде қан қысымын арттыруға екі түрлі
әсер етеді. Адреналин жүректі жиі соқтырады, артериялық қан тамыры
саңылауын кеңейтеді. Ал, норадреналин қан тамырларына келетін жүйке ұшына
әсер ету арқылы қан қысымын арттырады, қан тамыры саңы
Бүйрек үсті безі қабығының гормондары
Сүтқоректі жануарлардың бүйрек үсті безінің қабығында үш түрлі гормон
жасалып шығады: кортикостерон, кортизол және альдостерон. Үшеуі де
кортикостероидтар деп аталады. Бұл гормондардың түзілуіне гипофиздің
адренокортикотропин гормоны әсер етеді.
Кортикостерон мен кортизол глицерин және амин қышқылдары сияқты
көмірсу емес заттардан глюкоза түзілуіне қатысады. Олар осылайша қан
құрамындағы глюкоза мөлшерін тұрақты да қалыпты деңгейде ұстауға
көмектеседі. Көмірсу емес заттардан глюкозаның түзілу процесін
глюконеогенез деп атайды.
Альдостерон электролиттердің және судың алмасуын реттейді. Ол
жетіспегенде қан құрамынан су бөліне бастайды да қан қоюланады. Бүйрек үсті
безі зақымданғанда адамда АДДИСОН дерті пайда болады, денесі сарғайып,
әлсіздікке ұшырайды.
Гормоноидтар
Гормоноидтар деп химиялық құрылысы жағынан әр тектес, бірақ
организмнің көптеген физиологиялық процестеріне күшті әсер ететін заттарды
атаймыз.
Гормондар мен гормоноидтардың айырмашылығы мынада: гормондар тек
белгілі бір органдарда түзілсе, гормоноидтар әр түрлі органдар мен
ткандерде түзіледі. Гормоноидтардың биологиялыө әсері өте қысқа мерзім
ішінде өтеді. Оларға жататындар: асқорыту жүйесінің гормоноидтары,
нейрогормондар және простогландиндер.
Асқорыту жүйесінің гормоноидтары – асқорыту сөлдерін бөліп шығаруға
ықпал жасайды.
Гастрин – қарынның кілегейлі қабықшасынан бөлініп шығатын биологиялық
ерекше зат. Оның қарын сөлін бөліп, тұз қышқылының түзілуіне себепші
болатын әсері бар.
Секретин – ішектің кілегейлі қабықшасындағы зат. Ішек сөлін бөліп
шығарады.
Нейрогормондар – жүйке ұштарында және клеткааралық кеңістікте болады.
Оларға жататындар: окситоцин, вазопрессин, адреналин, норадреналин,
гипоталамустың гормондары /либериндер және статиндер/, гистамин,
ацетилхолин, серотонин.
Аденогипофиздің гормондарының түзілуін реттейтін гипоталамус заттары
60-жылдары ашылды. Алғашында олар рилизинг – фактор және нейрогормондар деп
аталды. Ал қазір либериндер және статиндер деп аталады. Қазіргі кезде
бөлініп алынған 10 нейрогормондардың жетеуі аденогипофиз гормондарының
синтезіне /босап шығуына/ оң әсер етеді. Оларды либериндер дейді. Ал,
нейрогормонның үшеуі тежеуші әсер етеді, оларды статиндер деп атайды.
Гистамин – қарын ішінде қарын сөлін бөліп шығарады, қарынның моторлық
қызметін күшейтеді.
Ацетилхолин – жүйке қозуын клеткадан клеткаға жеткізіп отыратын
медиатор.
Серотонин – бұлшық еттердің жиырылуын және жүйке импульстерінің
берілуін жүзеге асырады. Сонымен, қатар ол қан қысымын, температураны,
тыныс алуды реттейді.
Простогландиндер /ПГ/ дегеніміз көпқанықпаған гидрокси май қышқылы.
Простогландин деп аталуы, ол ең алғаш ими қуық түбі безінің /простаттың/
ұрықтық сұйық затынан бөлініп алынды. ПГ аденилатциклаза ферменті арқылы
клеткадағы цАМФ-тың синтезін реттейді. Сөйтіп, әр түрлі биохимиялық әсер
береді. Атап айтқанда жатыр және жұмыртқа жолының бұлшық етін жиырылдырады,
қан тамырын кеңейтіп, қан қысымын төмендетеді, қанның ұюын баяулатады және
асқазан сөлінің бөлінуін тежейді. Мал дәрігерлік саласында малды қолдан
ұрықтандырудың тиімділігін арттыру үшін және қысыр малдың санын азайту үшін
қолданылады, яғни ауыл шаруашылық малдарының жыныс циклін реттеу үшін
пайдаланылады.
Қорытып айтқанда, гормондар мал шаруашылығында, әсіресе табын
өндірісінде, малды ұрықтандыруда, оның өсімталдығын, төлдеу қабілетін
арттыру үшін қолданылады. Гормондар жетіспегенде ұрғашы мал бедеулікке
ұшырайды. Оларда тұл болушылық, уақытша, не мәңгі қысыр қалушылық, сөйтіп
жыныс органдарының семуінің салдарынан төлдеу қабілетінің жойылуы пайда
болады.
Негізгі ұғымдар: гормон; эндокринді бездер; аденогипофиз; нейрогипофиз;
нейрогормондар.
Бақылау сұрақтары:
1.Гормондар қандай топтарға бөлінеді? Әр топтан мысалдар келтір. Гипо- және
гипер функция белгілерін айтыңыз.
2.Белоктық және стероидты гормондардың әсер ету механизмдерін салыстыр.
Айырмашылықтары неде?
3.Бұлшық етте өтіп жатқан биохимиялық процестер тұрғысынан организмнің
шаршау күйін қалай түсіндіре аласыз?
4.Тотығу реакцияларының схемасын жазыңыз:
а)сүт қышқылының; б)янтарь қышқылының; в)α-глицерофосфаттың. Бұлшық еттің
қарқынды жұмысынан кейінгі демалыстың басындағы маңызы қандай?
Ұсынылатын әдебиеттер: 1 [342-376]
Өзіңді тексер
1.АТФ ресинтезінің анаэробтық көзіне жатады: а)креатинкиназа реакциясы;
б)миокиназная реакция; в)гликолиз; г)электронтасымалдау тізбегімен
кернелген АТФ синтезі
2.Пептидтік гормондарға жатады;: а)альдостерон; б) адреналин; в)
соматотропин; г)трийодтиронин; д)тестостерон
3.Бұлшық еттің қарқынды жұмысында қанда төмендейді: а)глюкагон;
б)вазопрессин; в)норадреналин; г)инсулин; д)тестостерон
Микромодуль 2 - Энергетикалық алмасу
Дәріс 4. Зат және энергия алмасуы. Биологиялық тотығу.
Дәріс сабақтың мазмұны:
1. Зат және энергия алмасу процестері
2. Негізгі алмасу
3. Энергия алмасу ерекшеліктері
4. Тотыға фосфорлану
Зат және энергия алмасу процестері
Зат алмасу процесі дегеніміз белгілі бір тәртіппен кезектесіп келіп
отыратын әр түрлі химиялық реакциялардың жиынтығы. Тірі клеткада зат алмасу
процесі үздіксіз жүріп жатады. Орыстың ұлы физиологы И.М.Сеченов «өзіне
қуат беріп тұрған сыртқы орта болмайынша, организм тіршілік ете алдмайды»
деп атап көрсеткен. Организм мен оны қоршаған сыртқы орта арасында үздіксіз
зат және энергия алмасуы болып тұрады. Сыртқы ортамен зат алмасу организмге
оттек, су және қоректік заттардың түсуінен басталады. Олардың бір бөлігі
асқорыту жолында едәуір қарапайым заттарға ыдырап, организмнің ішкі ортасы
– қан мен лимфаға өтеді. Заттар қанмен бірге клеткаға түседі. Мұнда олар
химиялық өзгеріске ұшырайды: организмге тән белок, май, көмірсу түзетін
биосинтез және күрделі органикалық қосылыстардың ыдырау процесі жүреді.
Зат алмасу сатылары және оның қырлары
Қоректенудің организмдегі алғашқы сатысы асқорыту процесі болып
табылады. Өйткені азықтағы қоректік заттарды алмасу процестеріне пайдалану
үшін, организм оларды қорытып, қанына сіңіруі керек.
Екінші сатысы – сіңіру немесе сорылу, яғни қарапайым заттардың қанға
өтіп, организмнің клеткаларына таралуы.
Үшінші сатысы – аралық алмасу. Ол клеткаларда өтеді. Бұл сатыда
организм клеткалар түзуге керекті құрылыс материалдарымен тіршілік
процестеріне қажетті энергияға ие болады. Сонымен қатар, ыдырау мен
тотығудың нәтижесінде аралық және ақырғы өнімдер түзіледі.
Төртінші сатысы – сыртқа шығарылуы. Зат алмасуының ақырғы өнімдерінің
/СО2, Н2О, NН3 және басқа да заттардың/ сыртқа шығарылуы. Организм керексіз
заттардан сол арқылы босатылады.
Зат алмасу процесінің екі қыры бар:
Ассимиляция – организмге сыртқы ортадан енген басқа заттардан оның
клеткаларында өзіне тән заттардың түзілуі. Ассимиляция кезінде организм
органикалық заттарды сіңіріп қана қоймай, сонымен қатар оларда болатын
энергияны жинайды.
Диссимиляция – ассимиляцияға қарама-қарсы процесс. Диссимиляция деп
организм клеткаларындағы органикалық қосылыстардың энергияны босатып,
шығара отырып ыдырауы мен тотығуын, ал босап шыққан энергияны тіршілік
әрекетіне пайдалануын айтады. Атап айтқанда, диссимиляция кезінде энергия
өзгеріске ұшырайды және ол босап шыққан энергияны тіршілік әрекетіне
пайдалануын айтады. Атап айтқанда, диссимиляция кезінде энергия өзгеріске
ұшырайды және ол энергия клеткада жұмсалатын салаларына /учаскелеріне/
тасымалданады. Диссимиляция органдардың әр түрлі әрекеттерін, соның ішінде
ассимиляция процесінің жүруін де қамтамасыз етеді.
Негізгі алмасу
Н е г і з г і а л м а с у дегеніміз барынша тыныш күйде тіршілік етуге
организмге қажетті энергияның ең аз мөлшері. Мұндай алмасу әдетте жайлы
жатып ұйықтаған кезде өтеді. Ол жануарлардың жасына, дененің жалпы
салмағына, сыртқы жағдайлар мен организмнің жеке ерекшеліктеріне
байланысты. Мысалы, ірі жануарда негізгі алмасу ұсақ жануарға қарағанда
кем.
Зат алмасуды зерттейтін әдістер
Зат алмасуды әр түрлі деңгейде зерттеуге болады: организмнің біртұтас
деңгейінде, жеке органдар, ткандер, клеткалар, субклеткалар. Енді соларды
қарап өтейік. Организмнің біртұтас деңгейіндегі әдістерге жататындар:
Т ы н ы с а л у коэффициентін /ТК/ анықтау ТК= СО2 / О2 .
иминия коэффициенті деп иминия кезінде бөлініп шыққан көмірқышқыл
газы көлемінің сіңірілген оттегінің көлеміне қатынасын айтады. Глюкозаны
пайдаланған кезде сіңірілетін оттегінің мөлшері мен бөлініп шығатын
көмірқышқыл газының мөлшері бірдей болады:
С6Н12О6 + 6О2 ( 6СО2 + 6Н2О
Егер иминия субстраты майлар болса, онда ТК шамасы 0,7-ге, белоктарда
0,8-ге тең. Олардың тотығуы үшін оттек көп жұмсалады.
Б а л а н с т ә ж і р и б е с і н і ң ә д і с і.
Бұл әдіс азық құрамының организмде ең ақтық өнімге дейін өзгеруін
зерттейді. Ең ақтық өнімдерді несепте, нәжісте, шығатын терде анықтайды да,
заттар алмасуының оң, теріс және тепе-теңдік баланстарын құрады.
Х р о м а т о г р а ф и я л ы қ ә д і с заттардың күрделі қоспаларын
бөлу үшін қолданылады.
Г и с т о х и м и я л ы қ және т а ң б а л а н ғ а н атомдар
/изотоптық/ әдістері өте бағалы мағлұматтарды клетка, субклетка
деңгейлерінде ими алады
Тыныс алу – тотығу-тотықсыздану процесі
Тыныс алу туралы ілімнің негізін қалаушылар М.В.Ломоносов /1757/ және
А.Л.Лавуазье /1777/ болып саналады. Олар «жану дегеніміз жанатын дененің
ауа оттегісімен қосылуы» - деп атап көрсетті. Сондықтан, заттардың
оттегімен қосылуын т о т ы ғ у, ал ажырауын – т о т ы қ с ы з д а н у деп
атады.
Бұл реакциялардың тірі организмде де өтетіндігі кейінірек анықталды.
Оларды б и о л о г и я л ық т о т ы ғ у реакциялары деп атады. Соңынан
біртіндеп өлі табиғаттағы ими мен тірі организмдердегі иминия процестерінің
арасында ұқсастықтардың бар екендігі айқындалды.
Жалпы алғанда, иминия процесін былайша жазуға болады активті:
С6Н12О6 + 6О2 6СО2 + 6Н2О + 2881 кДж/моль
Біріншіден, бұл теңдеуден органикалық зат, глюкозаның, организм
жағдайындағы және одан тыс жағдайдағы тотығуының энергетикалық
тиімділігінің бір екендігін көреміз.
Екіншіден, бұл теңдеуден иминия процесі фотосинтезге қарама-қарсы
процесс екеніне қайталап көз жеткіземіз. Егер фотосинтез кезінде
органикалық зат түзіліп, онда энергия қоры жиналатын болса, ал иминия
процесінде, керісінше органикалық зат ыдырап, ондағы энергия босап шығады.
иминия – зат алмасу және энергия көзі.
Энергетикалық тиімділігі жағынан бірдей бола тұрса да, органикалық
заттардың ими 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 ауаадай
қажет.
Сонымен, иминия процесі кезінде субстрат оттегімен әрекеттесіп
тотығатындықтан иминия процесін т о т ы ғ у 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 т о т ы ғ у реакциялары болып табылады. Тотығу реакцияларының
бұл барлық түрлері оттек, сутек және электронның жәрдемімен өтеді.
А.Бахтың асқын оксид теориясы
Ұлы ғалым иминия процестерін өздігінен биологиялық тотығу процесі деп
атады. Бұл ілімнің негізгі идеясы мынада: молекулалық оттек органикалық
заттарды тотықтыруы үшін алдымен өзі активтелуі тиіс. Ол үшін организмде
молекулалық /атмосфералық/ инертті оттегінің қос байланысының бір
байланысын үзіп, өзіне қосып, аралық асқын оксид түзе алатын жеңіл тотыққыш
зат болуы керек. Ткандерде болатын ол затты Бах оксигеназа ферменті деп
білді.
Асқын оксидтер тұрақсыз, олар оттегін бөле отырып, өте тез ыдырайды.
әрі қарай активтелген оттек қиын тотыққыш субстратқа пероксидаза
ферментінің қатысуымен өтеді.
Қорыта айтқанда, ауа оттегісі асқын оксиді сатысы арқылы субстратты
тотықтыратын болғандықтан, Бахтың бұл теориясын «асқын оксид теориясы»,
немесе «оттегінің активтену теориясы» деп атады. Бах идеясы В.И.Палладин
жұмыстары арқылы онан әрі дамытылды.
В.И.Палладиннің тыныс алу теориясы
Бұл теория бойынша сутегіне негізгі роль беріледі. Сутек дегидрогеназа
ферментінің әсерімен субстраттан ажырайды, яғни тотығады. Ал сутегін
қабылдаған оттек тотықсызданады.
Сонымен, В.И.Палладин теориясына сәйкес, тотығу дегеніміз
субстраттағы сутек атомдарының ауа оттегісімен тотығып суға айналуы. Егер
сутегінің қабылдаушысы /акцепторы/ оттек болса, онда су түзіледі де, тотығу
процесі а э р о б т ы деп аталады. Ал, жүйеде сутегінің басқа қабылдаушысы
болса, онда тотығу процестері ауаның оттегісінсіз-ақ жүре алады. Мұндай
тотығу процесі а н а э р о б т ы деп аталады. В.И.Палладин теориясы
биологиялық тотығу жөніндегі осы заманғы теорияның негізі болып табылады.
Биологиялық тотығу теориясының осы заманғы түсініктері.
Тотықтыра фосфорлану
Ткандердің тыныс алуы биологиялық тотығудың ең негізгі бөлігі және
тотығу-тотықсыздану реакцияларының жиынтығы болып саналады. Тыныс алу
кезінде бір зат тотығады, ал екіншісі міндетті түрде тотықсызданады.
Химиялық реакциялар кезінде протондармен электрондарды жоғалтып, оттегін
қосып алатын заттарды «тотығатын зат» немесе субстрат деп атайды.
Электрон мен протонды қосып алып оттегін жоғалтатын заттарды т о т ы
қ с ы з д а н ғ а н з а т т а р деп атайды.
Тотығу-тотықсыздану реакцияларының пайда болуы үшін д о н а т о р –
электрондар мен протондарды берушілер және а к ц е п т о р – оларды
қабылдаушылар қатысуы керек. Бұл екі процесс бір уақытта өтетін, біріне
бірі байланысты процестер. Сондықтан, тотығу-тотықсыздану реакциялары екі
қарама-қарсы процестің – тотығудың және тотықсызданудың бірігуі болып
есептеледі. Субстрат /донатор/ электрондар мен протондарды береді де
тотығады, ал қабылдаушы /акцептор/ оларды қосып алып тотықсызданады.
иминия иминия тізбегінде іске асырылады.
Ең алдымен дегидрогеназ тобына жататын субстратқа сәйкес ферменттердің
әсерімен сол субстраттан сутек бөлініп шығады да, НАД молекуласына көшеді.
НАД қайтымды түрде тотығып-тотықсыздана отырып, сутегін тасымалдау жұмысын
атқарады. Одан әрі сутек Н+ иондарын түзеді, ал электрондар НАД-тан келесі
тасымалдаушыларға – флавопротеидтер /ФП/ типіндегі ферменттерге ауысады.
Бұл реакция НАДН – Q – редуктаза ферментінің әсерімен орындалады. Бұл
күрделі ферменттің активті топтары – флавинмононуклеотид /ФМН/ және темір-
күкірт /Ғе – S/ жиынтығы. Екі активті топтары да кезек-кезек тотығып-
тотықсызданады.
Одан әрі электрондар кофермент Q – убихинонға беріледі.
Одан әрі электрондар цитохромдарға беріледі, ал сутек сыртқы ортада
протондар түрінде жиналады. Цитохромдар дегеніміз құрамында темір бар
күрделі иминия. Простетикалық топ ретінде ими бар. Цитохром жүйесі
электрондарды біртіндеп в, с, а және а3 цитохромдарына қабылдайды.
Цитохромдар бір ғана электрон тасымалдайды. Цитохромдардың құрамындағы
гемнің темір атомы электронды қабылдап, оны тасымалдауға қабілетті. Темір
ионы электрондарды жоғалта отырып тотығады, ал қосып цитохромоксидазаға
/ЦХО/ дейін тотықсызданады.
Темір ионының валенттілігінң өзгеруі протонды қосып алу, немесе оны
жоғалтумен жүрмейді. Сондықтан да цитохромдар тек электрондарда ғана
тасымалдаушылар болады, ал сутек атомын тасымалдамайды. Сөйтіп, электрондар
ағыны цитохромдарды бойлай бір бағытқа ғана ағады: электрондар донордан
олардың акцепторы – оттегіне қарай қозғалады. Тыныстану тізбегіндегі соңғы
фермент а және а3 цитохромдарынан құралған жиынтық. Бұл жиынтық құрамында
а3 цитохроммен байланысқан мыс бар, оның да валенттілігі электрондар
тасымалдау кезінде өзгеріп отырады
Цитохром а және а3 жиынтығы цитохромоксидаза ферментінің әсері арқылы ауа
оттегісімен тікелей әрекеттесе алады және соңғысын активтендіре түседі.
Сондықтан а және а3 жиынтығын цитохромоксидаза деп атайды. Цитохромдар
арқылы оттек молекуласына 4 электрон берілген кезде, ол тотықсызданып,
протондарды қабылдайды да, су молекуласын түзеді: О2 + 4е + 4Н+ ( 2Н2О.
Сөйтіп, НАД-тың бір молекуласы тотығуы есебінен АТФ-ның үш молекуласы
түзіледі. Бұл процесті тотықтыра фосфорлану деп атайды.
Негізгі ұғымдар: макроэргиялық байланыс; тотыға фосфорлану; биоэнергетика.
Бақылау сұрақтары:
1.«Зат алмасу» ұғымын түсіндір.
2.Сыртқы ортамен зат алмасудың байланыстары қандай? Мысал келтір.
3.Метаболизм деген не? Қандай қарама-қайшы процесстерден тұрады. Қысқаша
сипаттама Бер.
4.Макроэргиялық қосылыстар деген не?
5.Ең басты макроэрг не?
6.АТФ мен креатинфосфаттың гидролизін жаз.
7.Метаболизмнің басты функциялары қандай?
8. «Гомеостаз» ұғымын түсіндір
Ұсынылатын әдебиеттер: 1 [695-708]
Өзіңді тексер
1.Клеткадан тыс заттардың түсуін және белсенуін не деп атайды?
А)метаболизм; б)сыртқы айналым; в)катаолизм; г)анаболизм
2.Энергияны пайдалан отырып жай молекуладан күрделі молекула жасалу
процессін деп атайды: а)анаболизм; б)катаболизм; в)конденсация;
г)полимеризация
3.АТФ-ның пирофосфаттық кеңею өніміне жатады: а)АДФ дәне фосфор қышқылы;
б)АМФ және фосфор қышқылы; в)аденозин және фосфор қышқылы
4.Макроэргиялық қосылыстың химиялық байланыс үзілгенде пайда болатын бос
энергия мөлшері а)10 кДж/моль; б)15 кДж/моль; в)20 кДж/моль; г)30 кДж/моль
5.Мына қосылыстан басқасының барлығы макроэргиялық қосылысқа жатады: а)АДФ;
б)карбомоилфосфат; в)глюкозо-6-фосфат; г)креатинфосфат;
д)фосфоенолпирожузім қышқылы
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 ими
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 иминия 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 ыдырау 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 иминия 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.
Көмірсу алмасуының реттелуі
Көмірсу алмасуын реттеуге жүйке жүйесі, ішкі секреция бездері, бауыр және
кейбір витаминдер қатысады. Жүйке жүйесі мен биологиялық әрекетшіл заттар
ішкі ортаның тұрақтылығы мен организмнің барлық қызметінің орнықтылығын
қамтамасыз етеді. Бұл өздігінен реттелу арқылы жүзеге асады.
Көмірсу алмасуда бауырдың зор маңызы бар. Бұл органнан көптеген жануар
крахмалын – гликогенді табуға болады. Қандағы глюкозаның мөлшері қалыптан
/нормадан/ төмендегенде, гликогеннің біразы глюкозаға айналады да, қанға
өтеді. Қандағы жүзім қантының артық бөлігі ішінара гликогенге айналады.
Сөйтіп, қан плазмасындағы глюкозаның мөлшері тұрақты болады.
Көмірсулар алмасуын реттеуге ұйқы безінің, гипофиздің, бүйрек үсті
бездерінің және қалқанша безінің гормондары қатысады.
Ұйқы безі гормондарының ішінде көмірсулардың алмасуына әсер
ететіндерге инсулин мен глюкагон жатады. Инсулин қандағы глюкозаның
мөлшерін төмендетеді. Оның механизмі мынандай: инсулин қан ағысымен бауырға
келіп, онда гексокиназаны активтендіреді. Соның нәтижесінде глюкозадан
глюкозо–6–фосфат және гликоген пайда болып, глюкозо–6– фосфатазаның
активтігі тежеледі.
Глюкагон бауырдағы фосфорилаза ферментін активтендіріп /ширатып/,
соның әсерінен гликогеннің ыдырауына мүмкіндік жасайды. Бұның өзі
гипергликемияға, яғни глюкозаның қандағы мөлшерінің шектен тыс көбеюіне
әкеледі.
Бүйрек үсті бездерінің ми қабатындағы гормоны адреналин де және
бүйрек қабығындағы кортизол мен кортизон сияқты стероидты гормондар да
осындай ұқсастықпен әсер етеді. Сонымен қатар, осындай ұқсастыққа
гипофиздің соматотроптық /өсу/ гормоны мен қалқанша безінің гормоны
тироксин де ие екен.
Көмірсу алмасуының бұзылуынан болатын аурулар
Көмірсу алмасуларының бұзылуынан туатын аурулар көбінесе гипергликемия,
глюкозурия, ацетонемия және ацетонурия, су, азоттық және минералдық
заттардың алмасуының бұзылуы түрінде білінеді.
Кей жағдайларда қандағы глюкоза белгілі мөлшерінен төмендеп кететіні, яғни
гипогликемия байқалады.
Оның себептері әр түрлі: инсулин мөлшерінің көтерілуі, инсулин
антагонистерінің үдемелі түзілуінің төмендеуі, ашығу, ас қорыту жолдарының
аурулары және т.б.
Көмірсулар алмасуларының бұзылуы липидтер алмасуларымен тікелей
байланысты: «Майлар көмірсулардың жалынында өртенеді» - деген қанатты
сөздер өткен ғасырда осыдан пайда болса керек.
Ацетонемия қандағы ацетон денелерінің /ацетон, ( - оксимай қышқылы,
ацетосірке қышқылы/ 0,5 г/л-ге /қалыпты шамасы -0,06-0,07 г/л/ дейін
жоғарылауы.
Ацетонурия – несеп құрамында ацетон /кетон/ қосындыларының қалыптан
тыс көп болып 2,5-3 г/л /қалыпты мөлшері 0,09-0,01 г/л/ дейін көтерілуі.
Организмнің осындай күйін к е т о з деп атайды. Көбінесе 5-8 жасар
өте сүтті сиырлар шалдығады, ішек-қарын, бауыр, жүрек, жүйке жүйесі,
эндокриндік бездер қызметін қауырт бұзып, малды қатты күйзеліске ұшырататын
ауру.
Диабеттік ком – естен тану, рефлекторлық сөнуі /тітіркенулердің
басылуы/, негізгі функциялардың ауытқуы салдарынан келіп қауіпті қасірет
туады. Тыныс тарылып, жүрек соғысының әлсіреуі, денедегі кілегейлі
қабықтардың көгеріп кетуі, ішек жиырылуының бәсеңсуі, бұлшықеттердің
созылуы, өз нәжісімен және несебімен былғану сияқты белгілермен
сипатталатын ауру. Дереу шара қолданылмаса, мал тіршілігіне қауіп
төндіретін қасірет.
Гликонеогенез процесінің бұзылуы белоктардың, шектен тыс талқандалуын
тудырады, соның салдарынан қандағы және несептегі азоттық алмасудың ақырғы
өнімдерінің мөлшері көбейеді. Организмнен улы заттарды шығаруға қажеттілігі
су мен минералдық заттардың алмасуының бұзылуына әкеледі.
Кейбір жағдайларда /қант диабетінде/ полиурия пайда болады, яғни
несеп шектен тыс организмнен шығады да, соның себебінен организмде су
жетіспейді. Несеппен көптеген, организмге керекті, минералдық заттар
«жуылып» кетеді.
Бұдан басқа тұқым қуалау /гендік/ аурулары – галактозонемия және
галактозоурия, организмнің лактоза мен сахарозаға төзімсіздігі пайда
болады.
Негізгі ұғымдар: гликолиз; анаэробты ыдырау; аэробты ыдырау; Кребс циклі;
глюконеогенез.
Бақылау сұрақтары:
1.Қандай органикалық заттарды көмірсулар деп атайды?
2.Альдогексозаға қандай функционалды топтар кіреді?
3.Рибозо-5фосфаттардың, ксилулозо-5-фосфаттық, глюкозо-6-фосфаттық,
галактозо-1-фосфаттық, фруктозо-1,6-дифосфаттың құрылымдық формуласын
жазыңыз
4.а-1,4-гликозидтік байланыс арқылы қосылған екі глюкозаның қалдығынан
тұратын дисахаридтің құрылымдық формуласын жазыңыз.
5.Мына реакцияларды катализдейтін ферменттердің аттарын жазыңыз: а)глюкоза+
АТФ- глюкозо-6-фосфат; б) фруктоза 1,6 дифосфат- 3 фосфоглицерин; в)3-
фосфоглицерин қышқылы- 2 фосфоглицерин қышқылы; г) фосфоэнолпирожүзім
қышқылы + АДФ- пирожүзім қышқылы + АТФ; д)пирожүзім қышқлы+ НАД*Н+- сүт
қышқылы + НАД
6.Кредс айналымындағы екі және үшкарбон қышқылдарының құрылымдық формуласын
жазыңыз
7.Дегидрогеназа катализдейтін Кребс айналымындағы терт схемасын жазыңыз.
Дегидрогеназаның коферментін белгілеңіз.
8.Гидролаза класына жататын ферментпен катализденетін глюконеогенез
схемасындағы реакцияны тауып алыңыз.
Ұсынылатын әдебиеттер:
Өзіңді тексер
1.Моносахаридтерге жатады: а)мальтоза; б)фруктоза; в)лактоза; г)гепарин;
д)гликоген
2.Глюкоза, ол: а)кетогексоза; б)кетопентоза; в)альдогексоза;
г)альдопентоза; д)дисахарид
3.Сахарозаның құрамына кіреді: а)глюкозаның екі молекуласы; б)фруктозаның
екі молекуласы; в)глюкоза және фруктоза; г)галактоза және глюкоза
4.Мальтозаның фосфоролиз өніміне жатады: а)глюкоза және галактоза;
б)глюкоза-1-фосфат және глюкоза; в)глюкоза-6-фосфат және глюкоза; г)
глюкоза-6-фосфат және галактоза
5.АТФ+глюкоза – АДФ+ Глюкоза-6-фосфат реакция мына заттардың қатысуымен
іске асады: а)альдоза; б)фосфоглюкомутаза; в)фосфорилаза; г)гексокиназа
6.Изоцитратдегидрогеназаның коферментіне жатады: а)убихинон; б)ФМН; в)НАД;
г)пиридоксальфосфат; д)НАДФ
7.6-фосфоглюконат + НАДФ ---- рибулозо-5-фосфат+ СО2+ НАДФН + Н+
реакциясына тән процесс: а)гликоглиз; б)глюконеогенолиз; в)глюкозаның
апотомиялық ыдырау; г)фосфоролиз; д)Кребс айналымы
Микромодуль 4 – Липидтер алмасуы және қызметі
Дәріс 8-9. Липидтер биохимиясы
Дәріс сабақтың мазмұны:
1. Жалпы сипаттамасы
2. Липидтердің ыдырауы
3. Аралық алмасуы
4. Липидтер түзілуі
Липидтердің жалпы сипаттамасы
Липидтерге майлар және майға ұқсас заттар – липоидтар жатады. Олар
барлық тірі клеткаларда болады және тіршілікке орайлас бірнеше маңызды
қызметтер /энергия берушілік, қорғану, құрылымдық, метаболизмдік/ атқарады.
Мысалы, олар клетка мембраналарының құрамына кіреді. Клетка қабырғаларының
құрамына енетін липидтер қ ұ р ы л ы м д ы қ липидтер деп аталады.
Липидтер ыдыраған кезде көп мөлшерде химиялық энергия макроэргиялық
қосындылар түрінде бөлініп шығады. Липидтер суда ерімейді, бірақ
органикалық еріткіштерде жақсы ериді, Көпшілік липидтер спирттердің, жоғары
май қышқылдарының немесе альдегидтердің туындылары болып келеді.
Липидтер екі үлкен топқа бөлінеді. Қарапайым липидтің молекуласы спирт
қалдықтарынан және жоғары май қышқылдарынан тұрады. Бұған бейтарап майлар,
стероидтар және балауыздар /воскілер/ жатады.
Күрделі липид спирт қалдығынан, жоғары май қышқылдарынан және басқа бір
заттардан /азоттық негіздер, фосфор қышқылы, көмірсулар және басқалары/
тұрады. Оларға фосфатидтер, гликолипидтер, сульфатидтер жатады.
Липидтердің негізгі компоненті – май қышқылдары.
Б е й т а р а п м а й л а р. Бейтарап майлар деп үш атомды
глицерин мен жоғары май қышқылдарының күрделі эфирін айтамыз.
Жоғары май қышқылдары қаныққан және қанықпаған болады.
Егер майлардың құрамында қанықпаған қышқылдар басым болса, ондай майлар
сұйық болады /мақта, күнбағыс, зығыр майлары/. Егер қаныққан қышқылдар
басым болса, ондай майлар қатты болады /жануарлар майы – тоң май/.
Майлар жануарлар мен өсімдіктер дүниесінде кең тараған. Майлар тірі
организмде әр алуан міндеттер атқарады. Майлар энергетикалық материал
ретінде жұмасалады, химиялық энергияның көзі. Майлардың 1 грамы организмде
тотыққанда 9,3 ккал /жылу/ пайда болады. Мұның өзі белоктар мен көмірсулар
тотыққанда бөлініп шығатын жылудан 2 есе көп /1 г көмірсулар 4,3, ал
белоктар 4,1 ккал жылу береді/.
Майлар органикалық заттардың, әсіресе витаминдердің, жақсы
еріткіштері.
Май дәнекер тканінің қабықшаларында қор ретінде жиналып, организм
мүшелерінің орнынан ығысуына және сыртқы соққыдан зақымдануына кедергі
жасайды.
Майлардың жылу сыйымдылығы төмен. Шөлден жылу нашар өтеді, бұл дене
температурасының тұрақтылығын сақтауға жәрдемдеседі.
Майлардың бір бөлігі клеткаларда өтіп жататын күрделі процестерге
тікелей қатысады. Оны п р о т о п л а з м а л ы қ майлар деп атайды. Ал,
екінші, көбірек бөлігі тері астындағы шелде, дәнекер тканьнің май
талшығында, құрсақ қуысының органдарын жауып тұратын шарбыда жән басқа
кейбір органдарда жиналады да, органикалық қосылыстардың қорын түзеді. Оны
р е з е р в т е г і, немесе қордағы майлар дейді.
Майлар сонымен бірге терінің созылғыштығын, икемділігін және
иілгіштігін қамтамасыз етеді.
Липидтердің асқорыту жолындағы өзгерістері және олардың сіңірілуі.
Липидтердің қорытылуы
Липидтердің алмасуы төрт кееңнен тұратын сатылы процесс. Ол кезеңдер
мыналар: ас қорыту, сіңіру, аралық алмасу және сол алмасуының ақырғы
өнімдерінің пайда болуы.
Ауыз қуысында азық физикалық жолдармен баптауға ұшырайды. Мұнда
шайнау процесінде тамақ үгітіліп, механикалық тұрғыдан ұсақталып,
сілекеймен шыланады да, осының нәтижесінде тамақ түйірі қалыптасады.
Сілекей құрамында липидтерді ыдырататын, гидролиздейтін иминия
болмайды.
Ұнтақталған тамақ асқазанға өңеш арқылы өтіп, 4-тен 12 сағатқа дейін
болады. Мұнда азық асқазан сөлімен сіңіріледі. Асқазан сөзінде липидтерді
гидролиздік ыдыратуға қабілетті біршама липазалар болады. Бірақ, асқазан
липазаларының /рН-6/ маңызы көп емес, себебі олар тек қана алдын ала
эмульгацияланған майларға әсер етеді. Асқазанда эмульгацияға, яғни май
эмульсиясының /тамшыларының/ пайда болуына жағдайлар жоқ.
Асқазанға түскен тамақ сұйылып қоймалжыңданғаннан кейін ішекке
түседі. Күйіс қайыратын малдарда мес, тақия, жалбыршақ қарындардағы жын
кері жиырылған өңеш арқылы кейін жоғары жылжып ауызға оралады да, мұнда
сілекейге араласып, шайналып ұсатылып, қойыртпаққа айналып, қайта жұтылады.
Ұлтабар ас қорыту процесіне қатыспай тұрған кезде, мұнда әлсіз сілтілі
реакция жүріп жатады /рН орташа есеппен 7,2 – 8,0 болады/. Бұл ішекке
асқазандағы қышқылданған қоспа түскен кезде оның ішіндегі реакция қышқыл
реакция болады, бірақ тұз қышқылын ұйқы безінің сөлі және басқа сөлдер
бейтараптандыруының нәтижесінде қайтадан сілті жағына қарай өзгеріске
түседі.
Ішекте, керісінше, майлардың эмульгациясына өте қолайлы жағдай жасалған. Өт
қышқылдарының тұздары – ең күшті эмульгаторлар.
Майлардың ішекте қорытылуы
Майлардың негізгі массасы /95-97 %/ ащы ішек бөлігінде, ең алдымен,
он екі елі ішекте қорытылады. Қорытылу екі процестерден, эмульгациядан және
гидролиздік ыдыраудан тұрады. Бауыр клеткалары өт бөліп шығарады, ал ол
болса, өт қабына жиналып, одан қорыту процесіне қатысу үшін, ащы ішекке
өтеді. Күйіс қайратын малда ұлтабарға өтеді. Өт қышқылдары май тамшыларының
бетіне сорылады да, жұқа қабық құрады. Бұл процесті э м у л ь г а ц и я деп
атайды.
Эмульгация май тамшыларының беттерінің кермектілігін төмендетеді,
соның салдарынан олардың бір-біріне тартылысы әлсірейді де, май тамшылары
өте ұсақ түрге айналып кетеді. Бұның өзі липазаның әсеріне жағдай тудырады.
Ұйқы безі сөлінің липазасы өт қышқылдары эмульгацияланған майларды
глицерин мен май қышқылдарына ыдыратады.
Сонымен, өт қышқылдары 3 түрлі маңызды қызметтер атқарады:
5. Майларды эмульгациялау
6. Эмульгация арқылы майлардың липазамен өзара септесуінің
/әрекеттесуінің/ жақсаруына жәрдемдеседі, себебі липазаның
активтігін арттыра түседі.
7. Май қышқылдарының сіңірілуіне қатысады.
Бұдан басқа өт қышқылдары ішектің моторлық қызметін /перильстатикасын
– жиырылуын/ күшейтеді. Асқазаннан ішекке келген тамақтың реакциясын
бейтараптандырады, ішектің микрофлорасындағы бактерияларға өлтірерлік әсер
етеді және олармен бірге зиянсызданған улар сыртқа шығады.
Липидтердің сіңуі
Ішек шырыш қабығының клеткаларында жоғары май қышқылдары глицеринмен
қосылып, қайтадан май /жануардың белгілі бір түріне тән майы/ түзіледі,
яғни ресинтезделеді. Ресинтез – гидролизге керісінше процесс.
Майлар лимфа жүйелерінің тамырлары және көкірек тармағы арқылы қанға
келіп түседі. Бейтарап майлардың қандағы тамшыларын х и л о м и к ро н деп
атайды.
Бұдан кейін майлар май депосына /қоймасына/ қор ретінде жиналады.
Липидтердің аралық алмасуы. Майлардың биохимиялық өзгеруі
Г л и ц е р и н н і ң т о т ы ғ у ы. Глицерин АТФ есебінен
глицерокиназа ферментінің әсерімен фосфорланады, яғни активтік күйіне
көшеді.
Ж о ғ а р ы м а й қ ы ш қ ы л д а р ы н ы ң т о т ы ғ у ы. Жоғары май
қышқылдарының организмде ыдырау механизмін неміс биохимигі Ф.Кнооптың 1904
жылы ұсынған «Май қышқылдарының (-тотығу теориясы» түсіндіре алады. Бұл
теория бойынша организмде май қышқылдарының ұзын көміртек тізбегі тотығудың
әрбір айналымында екі атом көміртегіне карбоксил тобы ұшынан қысқарып
отырады.
Қорыта айтқанда, май қышқылдарының Кнооп теориясы бойынша бір ізділікпен
тотығуының дағдысы /механизмі/ гидрлену және дегидрлену реакцияларынан
құралады. Бұл реакциялар (-орындағы көміртек атомында өтетін болғандықтан
Кнооп теориясы екінші бір «(-тотығуы» деген атқа ие болды.
Жоғары май қышқылдары организмдегі химиялық энергияның ең маңызды көзі
болып келеді. Стеарин қышқылының бір молекуласының толық ыдырауынан ацетил
– КоА –ның 9 молекуласы пайда болады:
n – стеарин қышқылының молекуласындағы көміртек атомдарының саны
Әр айналымда АТФ-ның 5 молекуласы пайда болса, ал 8 айналымда оның 40
молекуласы пайда болады.
Ацетил-КоА-ның бір молекуласының одан арғы Кребс циклінде тотығуынан
АТФ-ның 12 молекуласы пайда болады.
Қорыта айтқанда, ацетил – КоА-ның 9 молекуласы Кребс немесе трикарбон
қышқылы циклінде тотыққаннан кейін, АТФ-ның 108 молекуласының /9х12=108/
қайнар көзі болады. Стеарин қышқылының бір молекуласының толық тотығуы
организмге АТФ-ның 148 молекуласын береді /40 + 108 =148/.
«Стеарин қышқылын активтендіруге организм өз қорынан АТФ-ның 1
молекуласын берген болатын. «Қарызды өтеу – парыз» - демекші, енді
организмге соны қайтарып беру керек. Сонда, пайда болған «таза АТФ саны»
147, ал энергия мөлшері 6174 /147х42/ кДж/моль тең болады.
Липидтердің биологиялық түзілуі. Майлардың биологиялық түзілуі
Липидтер тек ыдырап қана қоймай, организмде түзіле де алады. Майлардың
биологиялық түзілуі үш негізгі сатыдан тұрады: глицериннің, жоғары май
қышқылдарының пайда болуы және олардың триглицерид молекуласын құрауы.
Ж о ғ а р ы м а й қ ы ш қ ы л д а р ы н ы ң т ү з і л у і. Май
қышқылдарының биологиялық түзілуі (-тотығуына қарама-қарсы жүреді. Ацетил-
КоА соларды синтездеуге арналған шикізат болып табылады. Ол көмірсулардың
аэробтық ыдырауы кезінде пайда болатынын білеміз.
Ферменттердің қайтымды әсер ету қасиеті біздерге жақсы мәлім. Соның
арқасында тіпті ацетил-КоА-ның екі қалдығын қосудың өзінен-ақ едәуір
күрделі бөлшек алуға болады. Сондықтан да, май қышқылдарының (-тотығуын
тездететін иминия олардың синтезін де жылдамдату керек.
Май қышқылдарының биологиялық түзілуінің екі жолын айыруға болады:
митохондрияның ішкі және одан тыс беттерінде.
Митохондрияның ішкі бетіндегі түзілу синтетаза /лигаза/ ферментімен
катализденеді. Бұл иминия ацетил-КоА және НАДН2-нің есебінен
митохондриядағы әлдеқашан дайын активтелген жоғары май қышқылдарының
қалдығын ұзартуға қабілетті.
Биологиялық түзілудің екінші түрі митохондриядан тыс жерде –
гиалоплазмада өтеді. Оған карбоксилаза ферменті, АТФ, НАДН2, Мg2+ қатысады.
Карбоксилазаның простетикалық /белок емес/ тобына СО2 қосып алуға қабілетті
биотин витамині кіреді. Бұл түзілудің митохондриялық түзілуден айырмашылығы
сол: мұнда екі көміртекті сірке қышқылының қалдығынан, яғни ацетил-КоА-дан,
молекуласы едәуір күрделі, көміртек атомдарының бұрынғыдан да едәуір ұзын
тізбегі бар май қышқылы түзіледі
Т р и г л и ц е р и д т і ң т ү з і л у і. Реакция бірнеше сатылардан
өтеді: алғашқыда фосфатид қышқылы түзіледі.
Бұл реакция микросомадағы глицерофосфатацилтрансфераза мультифермент
жинақтарымен /комплексімен/ тездетіледі. Мұнан былай фосфатид қышқылы
фосфатид-фосфогидролаза ферментінің әсерімен майлар мен фосфатидтер
түзілуінің аралық өнімдері - (, ( - диглицеридке айналады.
Ең соңғы сатысында (, ( - диглицерид сол мультифермент жинақтарының
әсерімен ацил-КоА мен әрекеттеседі де триглицерид құрады
Стериндер мен стеридтердің биологиялық түзілуі
Холестериннің биологиялық түзілуі бірнеше сатылар қатарынан тұрады.
Холестериннің мевалон қышқылынан биологиялық түзілуінің мына төмендегідей
негізгі сатылары бар:
Мевалон қышқылынан изопентилпирофосфаттың пайда болуы.
8. Одан әрі изомерлену реакциялары жүреді:
изопентилпирофосфат ( диметилаллилпирофофсфат ( геранилпирофосфат
/С10/ ( фарнезилпирофосфат /С15/ ( сквален /С30/ ( ланострен ( холестерин
Фосфатидтердің түзілуі
Тканьдерде, клеткаларда жекеленген түрлері: глицеро-, инозит- және
сфингозинфосфатидтер түзіледі. Глицерофосфатидтердің түзілуінің алғашқы
сатылары майлардың биологиялық түзілуімен бірдей болып келеді. Пайда болған
(, ( - диглицеридтері активтелген азоттық негіздермен әрекеттесіп тиісті
фосфатидтердің молекуласын құрады.
Липидтер алмасуының реттелуі
Липидтердің алмасу процестері жүйкелік және гуморальдық жолмен
реттеледі. Орталық жүйке жүйесі липидтердің алмасуына тікелей немесе ішкі
секреция бездері арқылы әсер етеді.
Үлкен ми сыңарларының қыртысы вегетативтік жүйке талшықтары арқылы
липидтердің қорытылуын, сіңуін, биологиялық түзілуін және олардың
жұмылдырылуын /мобилизациясын/ реттейді. Мысалы, симпатикалық жүйкелерді
қоздыру қордағы майлардың ыдырауын үдетеді, ал парасимпатикалық жүйкенің
қозуы, керісінше, олардың қорға жиналуына мүмкіндік туғызады.
Орталық жүйке жүйесі липидтердің алмасуына тигізетін әр түрлі
гормондардың әсерлерін реттейді. Жекелеген гормондар липидтердің организмде
қорға жиналуын қамтамасыз етсе /мысалы, инсулин майлардың жиналуына
мүмкіндік береді, липокаин –фосфатидтердің/ басқалары олардың ыдырауына
жағдай жасайды. Бұл құбылыстар липидтердің алмасуына белгілі бір әсерлі
бағыт беру үшін қолданылады. Мысалы, майлардың организмде қор ретінде
жиналуын көздеу мақсатымен ауыл шаруашылық малдарын піштіру, организге
инсулин жіберу жұмыстары жүргізіледі.
Малды бордақылау, оның етінің сапасын жақсарту мақсаттарын көздейтін
жұмыстар – экономика тұрғысынан алғанда тиімді шаралар.
Липидтер алмасуының үдемелілігі және бағыттылығы азықтың да құрамына
байланысты. Азықтағы көмірсулар мен майлардың ең жоғарғы мөлшері майлардың
тым көп жиналуына әкеледі. Азықта метиониннің жетіспеуі липидтердің
алмасуын бұзады, сол себептен бауырды май басады.
Негізгі ұғымдар: триацилглицерол; фосфотидтер; липолиз; β-тотығу; кетоз.
Бақылау сұрақтары:
1.Липидтер деп қандай органикалық қосылыстарды айтиады?
2.Фосфотидтердің құрамына қандай органикалық қосылыстарыкіреді?
3.Трипальмитин-, стеарин-, лаурин- құрылымдық формуласын жазыңыз. Жай және
аралас триглицеридтердің құрамына қайсысы кіреді?
4.Триаминнің гидролизін жазыңыз.
5.Лицетиннің құрылымдық формуласын жазып, оның фосфолипаза А1, А2, D
қатысуымен гидролизін жазыңыз
6.Пальмитин қышқылының β-тотығуының 3-кезеңін жазыңыз
7.Лицитиннің түзілу схемасын жазыңыз
Ұсынылатын әдебиеттер:
Өзіңді тексер
1.Жоғары май қышқылдары ЖМҚ мен глицериннің және полициклды спирттермен топ
құрайды: а)күрделі липдтердің; б) жай липидтердің; в)фосфатидтердің;
г)диолды липидтердің
2.Лецитиндегі азоттық негізге жатады: а)холин; б)арин; в)треонин;
г)этоналамин; д)этиламин
3.Липидтер белоктармен комплекс түрінде кіреді құрамына: а)мультиэнзимдық
комплекстерге; б) рибосомаларға; в)ЖМҚ-ның синтетазасына; г) биологиялық
мембрананың
4.Мембрананың ең басты липидтеріне жатады: а)диольды липидтер;
б)триглицеридтер; в)гликолипидтер; г)фосфолипидтер; д)воски
5.Триглицеридтердің молекуласындағы күрделі эфир байоланыстары гидролиз
процессіне мына ферменттің көмегімен жүреді: а)фосфолипаза; б)ацетилхолин
эстераза; в)липаза; г)алиэстераза; д)фосфорилаза
6.Жоғары май қышқылдары катаболизмпроцессінде мна жолмен ыдырайды:
а)тотықсыздану; б)α-тотығу; в)β-тотығу; г)декарбоксильдену; д)гидролиз
Микромодуль 5 – Белоктар алмасуы және қызметі
Микромодуль 5.1 – Аминқышқылдары алмасуы
Дәріс 10-11. Белоктар
Дәріс сабақтың мазмұны:
1. Жалпы сипаттамасы, жіктелуі
2. Физика-химиялық қасиеттері
3. Белоктардың ыдырау жолдары
4. Аммиакты зиянсыздандыру
Белоктардың жалпы сипаттамасы
Белоктар немесе протеиндер деп молекуласы ( - амин қышқылдарының
қалдықтарынан тұратын жоғары молекулалы органикалық қосылыстарды айтады.
Организмде белок алуан түрлі қызмет атқарады. Белоктың ең басты қызметі –
жеделдету /катализаторлық/. Себебі, барлық тірі организмдерде зат алмасу
реакциялары ферменттердің әсер етуімен жүзеге асады. Ал, белгілі
ферменттердің барлығы белоктардан құралған.
Көпшілік гормондар белоктар болып келеді. Мысалы, оған жататындар:
ұйқы безінің гормоны – инсулин, қалқанша безінің гормоны – тироксин, бүйрек
үсті безінің гормондары – адреналин, ми қабатының гормондары –
соматотропин, окситоцин, вазопрессин және т.б.
Заттарды тасымалдауда да белоктың маңызы зор. Заттардың клетка мен
органоидтар ішінде қозғалуын белок реттеп отырады, яғни оларды активті
түрле тасымалдайды. Соңғы кезде клетка мембранасының құрамында түрлі
тасымалдаушы белоктардың /АЦБ/ болатыны анықталды.
Белок қорғаныштық қызмет атқарады. Ол организмнің иммундық /ауруға
төтеп беру/ қасиеттерін жүзеге асырады. Қорғанудың бір әдісі – антиденелер
/бейтараптаушы денелер/ жасап шығару. Организмге түскен бөгде затты, мысалы
вирусты, антиген дейді. Организм, пайда болған антигендерге қорғаныш зат –
антиденені /тіршілік қорғанын/ қарсы қояды. Сонымен, антигендердің негізгі
қасиеті – олардың антиденелер түзілуін тудыруға бейімділігі.
Қанның ұюы да белоктың қорғаныстық қасиетіне мысал бола алады. Қанның
сарысуындағы фибриноген белогы фибринге өзгеріп, ақыры – фибрин шөгіп
ұйыққа айналады. Сөйтіп, жарақаттанған қан тамыры түтігін бітеп,
организмнің қансырауына жол бермейді.
Гемоглобин және миоглобин белоктарының арқасында өкпедегі және
ткандегі газалмасу, яғни иминия және тыныс шығару жүзеге асырылады.
Бұлшықет белоктары /актин, миозин, актомиозин/ олардың жиырылуын және
босаңсуын, жалпы, денедегі механикалық қозғалыстардың барлық түрлерін
қамтамасыз етеді.
Белоктар – энергияның көзі. 1 г белок тотыққанда 17,2 кДж /4,1 ккал/
энергия босап шығады. Сонымен бірге белоктың тағы бір маңызды қызметінің
бірі – оның құрылыс материалдары ретінде пайдаланылуы. Олар тірек, бұлшықет
және жабын ткандерінің /сүйек, шеміршек, сіңір, тері/ негізін құрайды.
Белоктардың физикалық және химиялық қасиеттері
Белоктардың физикалық және химиялық қасиеттері организмнің тіршілік
әрекетінің негізін құрайды.
Белоктар – жоғары молекулалы органикалық қосылыстар. Табиғатына
байланысты белоктардың молекулалық массасы барынша өзгере алады. Кең
таралған белоктардың молекулалық массасы барынша өзгере алады. Кең таралған
белоктардың молекулалық массасын мына сандармен межелеуге болады: инсулин –
35000, пепсин – 39000, гемоглобин – 68000, жұмыртқа альбумині – 40500.
Молекуласының түрлеріне қарай белоктар фибриллярлық және глобуларлық болып
екіге бөлінеді.
Белоктар ерітіндісі коллоидтық сипатта болады.
Коллоидты ерітінділерге молекулярлы-кинетикалық, оптикалық, электрлі
кинетикалық қасиеттер тән. Белоктардың коллоидты ерітінділері оптикалық
активті келеді. Коллоидты бөлшектер жарықты шашыратады және сіңіреді.
Сонымен, коллоидты ерітінділердің қасиеттерін нағыз ерітінділер және
дисперсті жүйелердің қасиеттерімен салыстыратын болсақ, олардың аралық орын
алатынын көреміз. Осыған орай коллоидты ерітінділерді алудың негізгі екі
жолы болады:
1. Ірі бөлшектерді ұнтақтау, немесе дисперстеу әдісі. Дисперстеу
әдістері: механикалық, электрлік, ультра дыбыспен дисперстеу және
пептизация әдістері болып төртке бөлінеді.
2. Атомдары немесе молекулаларды агрегациялау, яғни өзара біріктіріп,
ірілендіру жолы. Бұл әдісті конденсациялау деп атайды. Конденсация әдісімен
коллоидты жүйелерді алудың мынадай жолдары бар: дисперсионды ортаны
алмастыру әдісі немесе конденсациялау және химиялық әдіс.
Адсорбциялық және диффузиялық қабаттағы қарсы иондардың арасында дзета-
потенциал нольге тең болса, белок молекуласы электр өрісінде қозғалмайды.
Белок зарядын жоғалтады. Белоктың бұл күйін изоэлекрлік күйі дейді. Ал,
белок изоэлектрлік күйге рН-тың белгілі бір мәнінде түседі: жұмыртқа белогы
4,8, гемоглобин 6,7, лизин 5 т.т. Оң және теріс зарядтар теңесетін
реакциялық ортаны, яғни изоэлектрлік күйге түсетін әр белоктың өзіне тән
белгілі рН мөлшерін и з о э л е к т р нүктесі деп атайды. Белоктардың
изоэлектрлік нүктесінің нәтижесі /рН/ олардың құрамындағы амин қышқылдарына
байланысты. Коллоидты ерітінділердегі бөлшектердің өзара бірігіп іріленуін
коагуляция /ұю/ деп атайды. Ұю басталғанда жүйе әуелі лайланады. Іріленген
бөлшектер ауырлық /салмақ/ күшінің әсерінен тұнбаға түседі, яғни с е д и м
е н т а ц и я процесі жүреді, шөгінді пайда болады.
Коагуляция қайтымды және қайтымсыз болып екі түрге бөлінеді. Егер
коллоидты бөлшектің тек иминия /имини/ қабаты ғана бұзылса, онда оны
қайтымды коагуляция дейді. Ал, белок құрылымының өзгеріп, ерімейтін күйге
айналуын қайтымсыз коагуляция, немесе денатурация деп атайды. Мысалы,
жұмыртқаны пісірген кезде белоктың ұйып қалу құбылысы өте күрделі процесс
болып саналады.
Белоктар амин қышқылдары сияқты амфотерлік қасиетке ие. Белоктардың
ерітіндісі қышқылдық ортада оң зарядталады да, реакцияға катион ретінде
қатысады. Сілтілік /негіздік/ ортада теріс зарядталады да, реакцияға анион
ретінде қатысады.
Амин қышқылдары – белок гидролизінің негізгі өнімдері,
олардың қасиеттері
Табиғи белоктардың құрамында тек L- амин қышқылдары кездеседі және олардың
физиологиялық маңызы өте зор, ал D- амин қышқылдарын жануарлар организмі
сіңіре алмайды, себебі ферменттердің барлығы L-қатарына бейімделген. Дәмі
бойынша L-амин қышқылдары тәтті де, ал D-қатары дәмсіз, немесе ащы.
Химиялық қасиеттері. 1. Тұздар түзуі. 2.Азотты қышқылмен әрекеттесуі
3. Құмырсқа альдегидімен әрекеттесуі
Белок молекуласындағы химиялық байланыстар
Пептидтік байланыстар.
Қазіргі түсініктер бойынша: белоктарда L-амин қышқылдары өзара пептидті
/амидті/ байланыстар /-NH – СО -/ арқылы пептид тізбектеріне біріккен.
Полипептидтік тізбек белок молекуласының негізін құрайды. Тізбек түзуші
буындар полипептидтерге тән – С – N – ұластырғыш арқылы жалғасқан. Кез
келген амин қышқылдары бір-бірімен әрқилы қосыла алады.
Полипептидтік тізбектің бір ұшында бос NН2 тобы, екінші ұшында бос
СООН тобы орналасады. Осыған орай тізбектің ұштары N – ұшы және С – ұшы деп
аталады.
Дисульфидтік байланыс. Белок молекуласындағы цистеин қалдықтарының
сульфгидрильді топтарының тотығуынан пайда болады.
Бұл байланыс екі полипептидтік тізбекті, немесе бір полипептидтік
тізбектің жеке учаскелерін «тігеді»: - S – S –
Сутектік байланыс. Сутектік байланыс карбонил / -СО- / және имин /
-NН- / топтарының арасында болады.
Сутектік байланыс полипептидтік тізбектерді және олардың жеке
учаскелерін жалғастырады.
Иондық байланыс. Электростатикалық тартылу әсерінен иондар арасында пайда
болатын химиялық байланысты иондық байланыс деп атайды. Полипептидтік
тізбекте –NН2 және СООН топтары иондық күйде болады.
Гидрофобты байланыс. Гиброфобты байланыстар белок молекуласының көмірсутек
бөліктері арасындағы өзара әрекеттесу күші есебінен пайда болады.
Белоктардың біріншілей құрылымы – оның химиялық құрылымы, яғни пептидтік
байланыстың арасында түзілген полипептидтік тізбек болып табылады.
Белоктардың екіншілей құрылымы кеңістіктегі полипептид тізбегінің түрі.
Пептидтік топтардың өзара тартылуы есебінен белок молекуласының ішінде
сутектік байланыстар түзіледі. Осының арқасында пептидтік тізбек оралым
тәрізденіп оралады. Пептидтік тізбектің мұндай оралым тәрізді күйі белок
молекуласының екіншілей құрылымы деп аталады.
Белоктың үшіншілей құрылымы – кеңістікте оралым болып бұралған
полипептидтік тізбегі бүктеліп глобула түзеді, яғни жиынтық шумақ болып
орналасуын айтады. Бұл құрылым негізінен дисульфид байланыстарымен берік
сақталады.
Белоктың төртіншілей құрылымы өте күрделі суббірліктен құралады. Әр
суббірліктің үшіншілей құрылымы болады. Бұл құрылым күрделі белоктарға ғана
тән.
Белоктардың жіктелуі, сипаты
Химиялық қасиеттері бойынша белоктар екі топқа бөлінеді: а/ Қарапайым
белоктар – протеиндер, гидролиз кезінде тек қана амин қышқылына ыдырайды,
ә/ Күрделі белоктар немесе протеидтер, бұлар қарапайым белоктардың белок
емес заттармен қосылуынан пайда болады.
П р о т е и н д е р
Протеиндер, олардың ерігіштігіне және изоэлектр нүктесінің орналасуына
байланысты топтарға бөлінеді. Альбуминдер. Глобулиндер. Проламиндер.
Гистондар. Протаминдер. Склеропротеиндер, Коллаген. Кератиндер. Эластин.
Фиброин.
П р о т е и д т е р
Простетикалық бөлігінің табиғатына байланысты, протеидтерді топтарға
бөледі.
Нуклеопротеидтер. Молекуласында қарапайым белок, гистондар немесе
протаминдер, нуклеин қышқылымен байланысқан.
Хромопротеидтер. Қарапайым белок пен бояғыш затқа ыдырайды.
Фосфопротеидтер. Жай белок пен фосфор қышқылына гидролизденеді.
Глюкопротеидтер. Жай белок пен көмірсуларға гидролизденеді.
Липопротеидтер. Жай белок және майларға гидролизденеді.
Азоттың балансы және оның түрлері
Белоктар алмасуы – тірі организмнің тіршілігінің негізінде жатқан
барлық биохимиялық процестердің орталық түйіні.
Азот теңдігінің үш түрін айыруға болады:
1. А з о т ж а м а л у ы /оң теңдік/, яғни денеден шыққан азот мөлшерінен
сырттан келіп түскен азот мөлшері басым болуы. Бұл кезде организмде азоттың
кідіруі салдарынан оның қорға жиналуы пайда болады. Қалыпты жағдайда бұл
жас, өсімтал организмдерде, буаз малдарда және жоғары өнімді жануарларда
кездеседі.
2. А з о т ж ұ қ п а у ы /теріс теңдік/, яғни денеден шыққан азот
мөлшерінен сырттан келіп түскен азот мөлшерінің кем болуы. Демек,
организмде органдармен тканьдердің белоктарының ыдырауынан пайда болған
шығынның орнын толтыруға кемістік туады. Бұл организмнің ауру жағдайында,
азықпен белоктардың толық түспеген кезінде және малды құнсыз /бағасыз/
белоктармен азықтандырған уақытта кездеседі.
3. А з о т т е п е – т е ң д і г і /теңдік/, яғни денеден шыққан азот
мөлшеріне сырттан келіп түскен азот мөлшерінің тең болуы. Егер ересек
организм жеткілікті мөлшерде белокпен қамтамасыз етілсе, онда ол азот тепе-
теңдігінің қалыпты жағдайында болады.
Бұны азық құрамын /рацион/ жасаған кезде қадағалап еске алу керек.
Белоктардың биологиялық бағалылығы
Азық белоктары биологиялқ жағынан толық бағалы және бағасыз болып
екіге бөлінеді. Белоктардың биологиялық бағалылығы амин қышқылдарының
құрамына баланысты. Ал, амин қышқылдары биологиялық бағалылығы жағынан
«ауыспалы» және «ауыспайтын» болып бөлінеді. «Ауыспайтын» амин қышқылдары
жануар организмінде түзілмейді. Сондықтанда, олар қоректік заттармен бірге
түсуі керек. Құрамында «ауыспайтын» аминқышқылдары бар белоктардың
биологиялық бағалылығы өте жоғары болады.
«Ауыспайтын» амин қышқылдарына жататындар: валин, изолейцин, лейцин,
лизин, метионин, треонин, триптофан және фенилаланин. «Ауыспайтын» амин
қышқылдары құнарлы азықтың құрамында болады.
«Шартты түрде ауыспайтын» амин қышқылына аргинин, гистидин жатады,
себебі, олардың азықтағы шамалы жетіспеушілігі ас қорыту жолындағы
микробтардың синтезделуімен толықтырылады.
«Ауыспалы» амин қышқылдарына мыналар жатады: аланин, аспарагин және
глутамин қышқылдары, серин, аспарагин, глутамин, глицин, пролин, тирозин,
цистеин(цистин). Олар жануарлар организмінде түзіледі. Құрамына «ауыспалы»
амин қышқылдары кіретін белоктардың биологиялық бағалылығы біршама төмендеу
болады.
«Жарым-жарты ауыспалы» амин қышқылдарына жататындар: аргинин.
Құрамында барлық амин қышқылдары бар казеин бағалы белоктардың эталоны
болып есептеледі. Азық мөлшерін /рацион/ құрғанда, белоктардың амин
қышқылдық құрамын еске алу керек.
Мал шаруашылығында белок проблемасын шешу мемлекеттік маңызды іс.
Протеиннің азық құрамында жетіспеуі табын өндірісіне қайшы келеді,
азықтың көп шығындалуына және мал өнімінің төмендеуіне әкеліп соғады.
Протеин проблемасын шешуде өсімдік тектес белоктардың маңызы бар.
Азық белогын көбейтудің үлкен қорына шабындық-жайылым шаруашылығын ұтымды
пайдалану жатады. Бұнда еліміздегі көк азықтардың 2/3 бөлігі өндіріледі.
Белок проблемасын шешуде мал азығы дақылдары егісінің құрылымын
дамыту, өсімдік протеинін өндіруді молайту, бұршақ тұқымдас дақылдардың
/бұршақ, сиыр жоңышқа, соя, үрме бұршақ/ егісін кеңейту маңызды роль
атқарады. Мал азығына баратын дәнді дақылдарда белок 12-14% жетіспесе, ал
бұршақ тұқымдастарда оның мөлшері үш есе көп.
Азықтық белокты өндіру көбінесе азықтық дақылдарды мерзімінде жинап
алуға байланысты. Дақылдардың азықтық құнарлылығына жинау және сақтау
әдістері де әсер етеді.
Белоктың қоры микробиологиялық және химиялық синтез жолымен өндіру
арқылы молайтылады. Микробиологиялық әдіспен алынған белоктың биологиялық
құндылығы өсімдік тектес белоктан әлдеқайда жоғары, оның құрамында барлық
керекті заттар бар.
Күйіс қайыратын малдардың биологиялық ерекшелігіне байланысты олардың
рацион құрамына 30%-ке дейін белок емес азоттық заттармен, ең бірінші несеп
нәрімен ауыстыру белок жетіспеуін жоюға мүмкіндік береді.
Мал шаруашылығы өнімдерінің және балық өнеркәсібінің қалдықтары
азықтық белоктың қорын толтырудың көзі. Ет өндіру өнеркәсібі жоғары белокты
азық өнімдерін /сүйек ұны, ет-сүйек ұны т.т./ өндіреді.
Сонымен, протеиннің пайдалану тиімділігін негізінен екі жолмен
арттыруға болады:
1. Малдарды құнарлы азықтандару негізінде мал шаруашылық өнімдерін
өндіруді үдемелдету арқылы;
2. Протеиннің пайдалануын селекция, яғни жекеше немесе жаппай таңдау
әдістері арқылы жоғарылату.
Міне, мал шараушылығында белок проблемасын шешудің жолдары осындай.
Бұны іске асыру мал өнімдерін молайтуға және оның сапасын жоғарылатуға
мүмкіндік береді.
Белоктардың асқорыту жолындағы өзгерістері
Тамақтың асқазанда қорытылу процесінде асқазан сөлінің тұз қышқылы үлкен
роль атқарады. Біріншіден, тұз қышқылы асқазанда пепсиннің барынша активті
болуына керекті сутек иондарының концентрациясын жасайды, екіншіден, ол
белоктардың қопсуына, жұмсаруына және бөртуіне себеп болады, үшіншіден, тұз
қышқылының арқасында асқазан сөлі бактерицидтік әсерге ие болады, яғни онда
ашу, шіру процестері тоқтатылады, төртіншіден, тұз қышқылы пепсиногенді
пепсинге өзгертеді.
Сонымен, асқазан сөлінің ең негігі ферменті пепсин де, ал соңғысының
катализдік әсеріне жағдай туғызушы тұз қышқылы болып келеді.
Тамақ жентегі асқазаннан /күйіс қайратын малда – ұлтабардан/
уақталған мөлшерде он екі өлі ішекке келіп түседі. Бұнда белоктардың
гидролиздік ыдырау процесіне протеолтикалық ферменттер /белок ыдыратқыш
ферменттер/ қатысады. Бұл реакциялар рН-тың 7-8,7 мәнінде өтеді. Ұйқы
безінің және ішек сөлінің гидрокарбонаттары асқазаннан келген тұз қышқылын
бейтараптандырады.
Пептидтік байланыстардың 30% ұйқы безінің трипсинімен ыдырайды. Трипсин,
жоғарыда айтып өткендей, аргинин, лизиннің СООН-тобымен басқа амин
қышқылдарының NН2 тобынан пайда болған пептидтік байланыстарды ажыратады.
Пептидтік байланыстардың 50%-ке дерлігі ұйқы безінің екінші ферменті
– химотрипсинмен ыдырайды. Фермент тирозин, фенилаланин, триптофанның СООН-
тобымен басқа амин қышқылдарының NН2 тобынан пайда болған пептидтік
байланыстарды ажыратады.
Қалған пептидтік байланыстар карбоксипептидаза және аминопептидазамен
ыдыратылады.
Тағы да еске сала кетейік: белоктар гидролизінің пепсиннің ықпалымен
болатын бірінші сатысы асқазанда өтеді, екінші сатысы – трипсиннің,
химотрипсиннің және карбокси-, аминопептизалардың ықпалымен болатын,
неғұрлым ұсақ пептидтер түзілетін полипептидтер гидролизі ащы ішектің
ішінде өтеді.
Қорыта айтқанда, асқорыту сөлдерінің әсерімен азық белоктары амин
қышқылдарына дейін ыдырайды.
Белоктардың аралық алмасуы
Амин қышқылдарының көп мөлшері белоктарды, кейінгі біраз бөлігі –
гормондар, ферменттер және басқа биологиялық активті заттарды синтездеуге,
ал қалған бөлігі аминсізденіп қайтадан аминденіп энергетикалық шикізат
ретінде және липидтердің, көмірсулардың, нуклеин қышқылдарының биологиялық
түзілуіне материал болып пайдаланылады.
2. Тотықсыздана аминсіздену
3. Гидролиз жолымен аминсіздену
4. Ішмолекулалық аминсіздену
Тотықсыздана аминдену тотыға аминсізденуге қарама-қарсы процесс.
Декарбоксилдену реакциясында зат алмасуының үшінші ақтық өнімі СО2 пайда
болады. Трансаминдену /қайтадан аминдену/ - ауысатын амин қышқылдарын түзу
жолы.
Трансаминдену реакциясының биологиялық маңызы зор. Бұл реакция арқылы
тканьдерде бір амин қышқылынан жаңа екінші бір амин қышқылы пайда болады.
Бұл, организмнің белок түзуіне керекті ауыспалы амин қышқылдарының
жиынтығын алуды жеңілдетеді.
Қорыта айтқанда, амин қышқылдарының аминсіздену декарбоксильдену
реакцияларының нәтижесінде тканьдерде су, көмір қышқыл газы және аммиак
түзіледі. Сонымен, аммиактың пайда болу жолдары мынандайлық:
а/ амин қышқылдарының аминсізденуінде,
б/ биогендік аминдердің /гистамин, серотонин/ аминсіздену
нәтижесінде,
в/ пуриндік негіздердің /гуанин, аденин/ аминсізденуі кезінде,
г/ аминқышқылдарының аминдері аминсізденгенде,
д/ пиримидиндік негіздердің /урацил, имин, цитозин/ ыдырауы
нәтижесінде.
Аммиакты зиянсыздандыру жолдары
Аммиак организм үшін өте улы зат. Организмде аммиак бос күйінде
болмауы керек. Ал оның организмде жиналуы өлімге әкелуі мүмкін. Бірақ,
организмде аммиактың үздіксіз пайда болғанына қарамастан оның
концентрациясы азғантай ғана. Бұны аммиактың сол пайда болған жерінде дереу
зиянсыздандырылуымен түсіндіруге болады. Аммиакты органдармен тканьдерде
усыздандыруда аспарагин және глютамин қышқылдары маңызды роль атқарады.
Аммиакты аспарагин және глютамин қрамында бауырға жеткізіледі де несеп
нәрінің түзілуіне қатысады. Несеп нәрінің түзілуі организмде аммиакты
усыздандырудың ең негізгі жолы. Ол барлық сүт қоректілердегі қарапайым
белоктар мен амин қышқылдарының ыдырауынан пайда болатын ең ақырғы өнім.
Несеп нәрі бауырдың митохондрияларында түзіледі. Бұл процестің
қазіргі теориясының негізіне Кребстың орнитин айналымы жатады.
Белоктар алмасуының реттелуі
Белоктар алмасуының барлық кезеңдері орталық жүйке жүйесімен, ішкі
секреция бездерімен және азық заттарымен реттеледі. Үлкен ми сыңарларының
қыртысы реттеуде ерекше орын алады. Гипоталамусте белок алмасуының орталығы
табылған. Реттелу, тітіркенуге жауап ретінде, рефлекторлық жолмен іске
асырылады.
Гормондар и-РНҚ-ның пайда болуын жылдамдату арқылы белоктың
биологиялық түзілуіне әсер етеді. Белоктардың түзілуін соматотропин,
инсулин, тироксин, кейбір андро- және эстрогендер үдетеді.
Белоктардың алмасуына қатысатын ферменттердің активтігі азықтағы
витаминдердің мөлшеріне байланысты. Көптеген витаминдердің коферменттік
қызмет атқаратыны белгілі. Мысалы, В2 витамині аминооксидаза коферментінің
құрам бөлігі, пиридоксальфосфат декарбоксилазаның коферменті т.т.
Белоктар алмасуының бұзылуынан туатын аурулар
Белоктардың алмасуы көптеген инфекциялық, инвазиялық және жұқпайтын
ауруларда бұзылады. Көбіне дұрыс құрылмаған рацион, сапасыз азықтар,
азықтандыру тәртібін сақтамау белоктар алмасуының бұзылуына себепкер болып
келеді. Бұл мал өнімінің төмендеуіне, күйінің нашарлауына, ал кейде опат
болуына әкеледі.
Белок алмасуының бұзылуы әр түрлі формада білінеді.
Белоктық ашығу организм үшін өте қауіпті. Белоктық ашығудың екі түрін
айырады: бірінші /алғашқы/ және екінші – қайтара ашығу. Алғашқы ашығу
азықта жеткілікті мөлшерде ауыспайтын амин қышқылдарының болмауынан, ал
екініші – қайтара ашығу ас қорыту жолының, бауырдың, ұйқы безінің
ауруларында болады. Малдың өсуі бәсеңдейді, әлсіздік, ісіну пайда болады,
тәбеті жоғалып, іш өту байқалады. Қан плазмасында белоктың мөлшері 30-50 %-
ке төмендейді /гиперпротеинемия/, азоттың теріс балансы пайда болады.
Амин қышқылдарының алмасуының бұзылуы бірнеше түрде білінеді.
Бауырдың кейбір ауруларында /гепатитте – бауыр қабынуында, циррозде/ қанда
және несепте амин қышқылдарының мөлшері шұғыл жоғарылап кетеді
/алкаптонурия/. Мысалы, тирозиннің алмасуы бұзылған кезде алкаптонурия
өрістеуінен несеп ауада бірден қарайып кетеді.
Цистиноз кезінде цистин бауырда, бүйректе, көк бауырда /талақта/,
лимфа түйіндерінде, ішектерде қабаттанады және цистиннің артық мөлшері
несепте пайда болады /цистинурия/.
Фенилкетонурияда несепте фенилпирожүзім қышқылының көп мөлшері пайда
болады. Бұл аурудың себебі көбінесе авитаминоз.
Күрделі белоктардың алмасуының бұзылуы. Бұнда көбінесе нуклеин және
порфирин /гемоглобин, миоглобин/ алмасулары бұзылады.
1. Қанда билирубин мөлшері 0,3-0,5 г/л-ге артады. Бауыр билирубиннің көп
мөлшерімен зарарсыздандырып күресе алмайды. Билирубин қайтадан қанға түсіп
гипербилирубинемия туады. Қан сарысуы қара-сары түске ие болады. Да
терінің, көздің кілегей қабықтары ими түске боялады. Сары ауру осылай пайда
болады. Несеп қараяды, себебі онда көп мөлшерде уробилин пайда болады
/уробилинурия/.
2. Хромопротеидтер алмасуы бұзылуынан подагра ауруы пайда болады. Бұл
ауруда ксантиннің несеп қышқылына тотығуын катализдейтін ксантиноксидаза
ферментінің активтілігі жоғарылайды. Подаграға тән қасиеттерге несеп
қышқылы тұздарының шеміршектерде, әсіресе қол, аяқ буын шеміршектерінде
жиналып, қабаттануы жатады. Буындар формасын өзгертеді /деформацияланады/.
Науқастылық дерт туады. Одан басқа тұздар бүйрек тінінде қабаттанады. Бұл
несеп қышқылының организмнен шығуын баяулатқандықтан, оның қандағы мөлшерін
одан сайын жоғарылата түседі.
3. Хромопротеидтер алмасуы бұзылуынан туатын аурудың бір түріне «орақ
пішінді анемия» жатады. Ген мутациясының нәтижесінде S гемоглобиннің β –
тізбегіндегі 6 – орында глутаматтың орнына имин тұра қалады. Эритроциттың
ішіндегі S дезоксигемоглобиннің ерігіштігі күрт төмендеп – тұнбаға
түскендіктен эритроциттың формасы орақ тәрізді күйге түсіп қалады да
бұзылады. Соның нәтижесінде эритроциттер оттегін тасу қызметінен айырылады
немесе өте нашар тасиды. Қорытындысында «орақ тәрізді қан аздық» пайда
болады. Формасы өзгерген эритроциттер ұсақ қан тамырларын бітейді.
Кейде иминия /қанмен, тканьдерде порфириндердің кенет жоғарылауы/
байқалады. Ол порфинурияға әкелгендіктен несеп қызыл түске боялады.
Негізгі ұғымдар: қайта аминдеу; декарбоксилдеу; тотыға дезаминдеу.
Бақылау сұрақтары:
1.Пепсин, трипсин, химотрипсин протеолиттік ферменттердің әсер ету
ерекшеліктері қандай?
2.Дипептид гидролизін катализдейтін ферменттердің атын атаңыз
3.Три-глу-гли-вал (он) тетрапептидтің құрылымдық формуласын жазыңыз. Оған
кезекпе-кезек химотрипсин және А карбоксидазамен әсер етіңіз. Пайда болған
реакция өнімдерін атаңыз.
4.Аспаргин қышқылы және аланин тотығы аминозденгенде қандай өнімдер пайда
болады? Реакцияның схемасын жазып, реакция өнімдерін және реакцияны
катализдейтін ферменттерді атаңыз.
5.Тирозин және гистидин декарбоксильденгенде қандай диаминдер пайда болады?
Айтылған аминқышқылдарының декарбоксилдену реакциясының схемасын жазып, осы
реакцияларды катализдейтін ферменттерді көрсетіңіз.
6.Сына схема бойынша өтетін реакцияның теңдеуін жазыңыз:
СО2+ NH3+ 2 АТФ карбамоилфосфат-орнитин-карбамоил Синтетаза және
трансфераза
7.Аланин және тирозин реакцияларының активтеусхемасын келтіріңіз. Осы
реакцияларды катализдейтін ферменттерді және оның өнімдерін айтыңыз.
8.Мет-гли-вал трипептидті белоктың фрагменті түзуде пептидилтрансферазамен
катализделетін реакцияның схемасын жазыңыз
9.Миоглобин полипептидтік тізбегінде 153 аминқышқылдық қалдықтар бар.
Миоглобиннің аРНК-да қанша нуклеотид барын есептеп шығар.
10.АРНК-ның УГТ кодоны триптофанды кодалайды. тРНК триантикодонының
бірізділікпен кезектесіп орналасу тәртібі қандай?
Ұсынылатын әдебиеттер:
Өзіңді тексер
1.α-аминқышқылдарының тотығу дезаминденуінде пайда болады: а)а-оксиқышқылы;
б)а-кетоқышқылы; в)қанықпаған қышқыл; г)альдегитқышқылы
2.Декарбоксильдену реакциясында бөлініп шығады: а)көміртегі оксиді;
б)аммиак; в)су; г)сутегі атомы
3.Дипептидазаның субстратасына жатады: а)аминқышқылдары; б)полипептидтер;
в)дипептидтер; г)биогенді аминдер
4.Аминотрансфераза ферменті мына реакцияны катализдейді: а)дезаминдеу;
б)трансаминдеу; в)тотықсыздана аминдеу; г)декарбоксильдену;
д)трансгликозилдену
5.Рибосома дегеніміз: а)молекула үсітілік комплекс; б)клетка органелласы;
в)мультиэнзимді комплекс; г)нуклеопротеин; д)күрделі фермент
6.АминоацилтРНК түзілгенде пайда болады: а)қарапайым эфирлі байланыс;
б)пептидтік байланыс; в)гликозидтік байланыс; г) күрделіэфирлік байланыс;
д)сутектік байланыс
7.аРНК-ның инициация кодонына жатады: а)УУУ, б)АЦГ, в)АУГ, г)УАГ
Микромодуль 5.2 – Нуклеотидтер алмасуы
Дәріс 12-13. Нуклеин қышқылдарының биохимиясы
Дәріс сабақтың мазмұны:
1. ДНҚ және РНҚ құрылыстары
2. Пуриндік және пиримидиндік негіздер
3. Нуклеин қышқылдарының түзілуі
4. Алмасуы
ДНҚ –ның құрылысы
Дезоксирибонуклеин қышқылы екі полинуклеотидтік тізбектен тұратын
оралым /спираль/ тәрізді ширатылған молекула.
ДНҚ – нуклеотидтердің полимері, күрделі молекулалық зат. Оның мономерлері –
нуклеотидтер. Нуклеотидтердің құрамына азоттық негіз /аденин, гуанин, имин,
цитозин/, көмірсутек – дезоксирибоза және фосфор қышқылының қалдығы кіреді.
Нуклеотидтер тек азоттық негіздермен ажыратылады да, солардың бас
әріптерімен белгіленеді /А, Г, Т, Ц/.
ДНҚ–ның біріншілей құрылымы деп, оның молекуласындағы нуклеотид
қалдықтарының белгілі тәртіппен /ретпен/ кезектесіп қайталануын айтады.
ДНҚ–ның екіншілей құрылымы – оның спиральдық құрылымы, яғни көптеген
дезоксирибонуклеотид тізбектерінің оралым түрінде болатындығы. Әр тізбек
былайша оралған: Оралымның әрбір орамы 10 қос нуклеотидтерден тұрады, бір
орамның ұзындығы 3,4 нанометр /нм/ болады. Нуклеотидтердің ара қашықтығы
0,34 нм-ге тең. Оралымның диаметрі – 2 нм.
ДНҚ–ның үшіншілей құрылымында оралым кеңістікте бүктеліп қалады.
ДНҚ–ның негізгі биологиялық қызметі белок синтезделгенде оның құрамын
реттеу және тұқым қуалайтын белгілерді ұрпақтан ұрпаққа жеткізу.
Толықтырушы принциптегі байланыс бізге ДНК молекуласының негізгі қасиетін -
өзін-өзі еселей алатынын /репликация, редупликация/ түсінуге болады.
РНҚ – ның құрылысы және түрлері. ДНҚ – мен РНҚ – ның айырмашылықтары
РНҚ–да ДНҚ тәрізді нуклеотидтерден тұратын күрделі зат. ДНҚ–ға қарағанда
РНҚ бір тізбекті болып келеді. РНҚ–ның иілгіш тармақталған жібі тізбектегі
сутектік байланыстар арқылы бір-бірімен әрекеттесіп, бұралып, молекула
ішінде екі оралымды учаске құрады. Бұл құрылым «жоңышқа жапырақтары»,
немесе «беде жапырақтары» деп аталады. Нуклеотидтері де төрт /А,Г,Ц,У/
түрлі болады. Бірақ азоттық негіздеріндегі айырмашылығы: тиминнің орнына
урацил орналасады. РНК–ның тағы бір ерекшелігі: олардың құрамында
көмірсутек /қант/ - рибоза болады. Рибонуклеин қышқыл ядрода, көбінесе
протоплазмада кездеседі.
Тірі клеткаларда РНҚ–ның бірнеше түрлері бар: хабарлаушы
/информациялық/ /и-РНҚ/, тасымалдаушы /транспорттық/ /т-РНҚ/ және
рибосомалық /р-РНҚ/. Бұлар бір-бірінен құрамы, молекулалық массасы және
атқаратын қызметі жағынан әр түрлі. Бұл РНҚ–ның әрқайсысы белоктар
биосинтезінде ерекше роль атқарады.
РНҚ молекуласының біріншілей құрылымы дегеніміз ондағы нуклеотид
қалдықтарының белгілі ретпен кезектесіп орналасуын айтады.
РНҚ–ның екіншілей құрылымы – оның полинуклеотидтік тізбегінің
орамдалған түрі.
РНҚ–ның үшіншілей құрылымы сыртқы орта жағдайына /тұздар
концентрациясы, температура/ байланысты бір тізбектің кеңістікте ретсіз
немесе доп домалақ болып, не тығыз таяқша тәрізді түрінде орналасуын
айтады.
Қорыта айтқанда, ДНҚ–мен РНҚ–ның айырмашылықтары төмендегідей:
1. Үш азотты негіз – аденин, гуанин, цитозин нуклеин қышқылдарының
бәріне ортақ болып келеді. ДНК-ның құрамына тимин, ал РНҚ-ның құрамына
урацил кіреді.
2. Чаргаффтың 4 ережесінің тек біреуін ғана РНҚ-ға қолдануға болады.
Аденин және цитозин қосындысы гуанин және урацил қосындысына тең.
Г + У = А + Ц немесе Г + У / А + Ц = 1
3. ДНҚ–ның құрамында дезоксирибоза, ал РНҚ-да рибоза болады. Нуклеин
қышқылдары құрамындағы пентозаның атына сәйкес дезоксирибонуклеин /ДНҚ/
және рибонуклеин /РНҚ/ болып аталады.
4. ДНҚ–ны тек клетканың ядросынан, ал РНҚ–ны цитоплазмадан да,
ядродан да кездестіреміз.
5. ДНҚ клеткада генетикалық информацияны сақтаушы қызметін атқарады.
РНҚ белок биосинтезіне қатысады. ДНҚ РНҚ–ның синтезін реттеп, тұқым қуалау
белгілерінің берілуіне ықпал етеді.
6. ДНҚ молекуласы қос оралым болса, РНҚ бір тізбектен тұрады.
Пуриндік негіздердің ыдырауы
Адениндезаминаза және гуаниндезаминаза ферменттері аденинді
гипоксантин мен аммиакқа, ал гуанинді ксантин мен аммиакқа сумен әрекеттесу
/гидролиз/ арқылы ыдыратады. Гипоксантин және ксантин ксантиноксидаза
ферментінің ықпалымен несеп қышқылына тотығады.
Несеп қышқылы адамда, ими тұрпатты /тәрізді/ маймылда, шошқада және
құста пурин негіздерінің алмасуының ең ақырғы өнімі болады.
Жылқыда, итте, үй қоянында несеп қышқылы уриказа ферментінің әсерімен
аллантоинға дейін тотығады.
Сонымен, сүт қоректілерде аммиак несеп нәріне, ал құста несеп қышқылына
айналу арқылы зиянсызданады.
Пиримидиндік негіздердің ыдырауы
Пиримидиндік негіздерінің жануарлар тканьдеріндегі және кейбір
микробтардағы ыдырауы урацилдың айналуы мысалында анықталған.
Пайда болған аммиак несеп нәрінің түзілуіне жұмсалады, ал ол несеппен
шығады.
Цитозин дезаминденіп урацилге айналады.
Ал, урацилдың ыдырау жолы біздерге белгілі. Тимин де осы жолмен ыдырайды.
Нуклеин қышқылдарының биологиялық түзілуі
Нуклеин қышқылдарының биологиялық түзілуі негізгі 3 сатыдан тұрады:
а/ Пуриндік және пиримидиндік нуклеотидтердің түзілуі;
ә/ Нуклеотидтердің фосфорлануынан трифосфаттардың пайда болуы;
б/ Трифосфаттардың, ДНК – матрицасы болған жағдайда, нуклеин
қышқылдарының молекуласына полимеризациялануы.
Нуклеин алмасуының нейрогуморальдық реттелуінің бұзылуынан подагра ауруы
пайда болады. Буында, буын шеміршегінде, қынап сіңірінде, бүйректерде,
терімен бұлшық еттерде несеп қышқылымен оның тұздарының кристалдары
қабаттануынан түйіншіктер пайда болады. Түйіншіктер айналасында қабыну
ошағы пайда болады. Подагра түйіншіктері көбінесе саусақ буындарында анық
айқындала түседі.
Нуклеин алмасуы сәуле ауруларында күрт өзгереді. Радиация клетка
құрамындағы тұқым қуалайтын материалға әсер етеді. ДНК-нің репликациясы,
РНК-нің түзілуі бұзылып, клеткалардың бөлінуі тежеледі. Эритропоэз басылып
лейкопения /қан құрамындағы лейкоциттердің азаюы/ пайда болады да ұзақ
уақыт бойы жазылмайтын ойық жара /язва/ дамиды.
Нуклеин алмасуының бұзылуы тынжытас, яғни несеп жолына несеп
қышқылының тұзынан пайда болған тастар байлануына әкеледі.
Нуклеин қышқылдары алмасуының реттелуі
Нуклеиннің алмасуы орталық жүйке жүйесімен, оның ең жоғарғы бөлімі –
үлкен ми сыңарларының қыртысымен реттеледі.
Нуклеин алмасуы – ішкі секреция бездерімен реттеледі. Мысалы, РНК мен
ДНК-нің түзілуі соматотропинмен, гидрокортизонмен, эстрадиолмен реттеледі.
Кейбір стероидтық гормондар оперондардың репрессорлары болып келеді, ал бұл
и-РНК мен белоктардың қарқынды түзілуіне әкеледі. Реакция магний және
марганец иондарымен активтеледі.
Хромопротеидтердің алмасуы
Гемоглобин ыдырауының бірінші сатысында оның бір метинді көпіршесі үзіліп
вердоглобин пайда болады. Вердоглобиннен глобин белогы және темір атомы
бөлініп шығады, ал ими төрт пирролдық сақиналары метиндік көпіршелерімен
байланысқан тізбекке айналады. Осылайша, жасыл түсті биливердин пигменті
пайда болады. Биливердин ферменттік жолмен тотықсызданып, билирубинге
айналады. Билирубин бауырдан өтпен өт қабына түседі.
Ішекте өт пигметтері бактериялардың әсеріне кенеледі. Бос билирубин
стеркобилиногенге тотықсызданады да сыртқа шығарылады. Ауада
стеркобилиноген стеркобилинге жеңіл тотығады.
Негізгі ұғымдар: пуриндік және пиримидиндік негіздер; нуклеотидтер;
нуклеозидтер.
Бақылау сұрақтары:
1.Нуклеозид, нуклеотид неден тұрады?
2.Аденин, гуанин, урацил, имин, цитозин, нуклеотид, нуклеотидтерін атаңыз
3.ДНҚ-ның құрылысын айтыңыз
4.РНҚ-ның құрылысын, құрамын айтыңыз
5.ДНК-ның құрамына кіретін пентозаны атаңыз.
6.ДНҚ-ның бірінші-, екінші-, үшіші реттік құрылымдары деген не?
7.РНК-ның бірінші-, екінші, үшінші- реттік құрылымдары деген не?
8.Э.Чаргаффтың ережесін түсіндір
9. «Ерекшелік коэффициенті деген не?»
10.ДНК, РНК, үшін нуклеотидтердің саны қанша?
11.ДНК мен РНК ның айырмашылығы неде?
Ұсынылатын әдебиеттер:
Өзіңді тексер
1.Рекогнация дегеніміз? А) енгізуі; б) тануы; в)тасымалдауы; г)көшіруі;
д)ұзаруы
2.Трансляция дегеніміз не? А) енгізуі; б) тануы; в)тасымалдауы; г)көшіруі;
д)ұзаруы
3.Транскрипция дегеніміз? А) енгізуі; б) тануы; в)тасымалдауы; г)көшіруі;
д)ұзаруы
4.Элонгация дегеніміз? А) енгізуі; б) тануы; в)тасымалдауы; г)көшіруі;
д)ұзаруы
5.Рибосома тұрады? А)белоктардан, ДНК-дан; б) белоктардан, РНК-дан;
в)белокатрдан, глюкозадан; г)белоктардан, липидтерден; д)белоктардан,
рибозадан
Микромодуль 6 – Белок биосинтезі
Дәріс 14. Белок биосинтезі
1. Ген туралы ұғым
2. Белок биосинтезінің этаптары
Ген биохимиясы және генетикалық хабардың берілуі
Г е н – тұқым қуалаушылықтың материалдық бірлігі, ДНҚ молекуласының
бөлігі болып табылады. Клетка ядросының хромосомаларында болады. Белгілі
бір геннің хромосомада орналасу орнын локус деп атайды. Гендердің жиынтығын
г е н о м дейді.
Қорыта айтқанда, геном деп ДНҚ-ның бүкіл молекуласын айтады. Әрбір
ген бір белок құрылымы /полипептидтік тізбек/ туралы хабарды сақтайды.
Сонымен, белоктың бір молекуласының синтезін анықтайтын ДНҚ-ның бөлігін г е
н деп атайды.
Химиялық жағынан ген бір-бірімен байланысқан нуклеотидтердің ұзын тізбегі
болып келеді. Мысалы, белок молекуласы 300 амин қышқылдарының қалдығынан
тұратын болса, онда геннің ұзындығы, яғни ДНҚ-нің бөлігі 900 нуклеотидке
тең.
Белоктың құрамына кіретін амин қышқылының түрі, оның орналасу реттері
гендердегі сақтаулы хабарға байланысты. Сондықтан әр амин қышқылы және
бүкіл белоктың құрылымы ДНҚ молекуласының тізбегіндегі хабарға сай болады.
ДНҚ молекуласы белоктың молекуласынан үлкен.
Амин қышқылдарының саны 20, ал нуклеотидтер –4, демек амин
қышқылдарының әрқайсысына бірнеше нуклеотидтен құралған үйлесім сәйкес
келуге тиіс. Бұл сәйкес үйлесім үш нуклеотидтен тұрады, оны т р и п л е т
деп атайды. Сонда белоктағы бір амин қышқылын ДНҚ-ның тізбегіндегі үш
нуклеотид /триплет/ анықтайтын болады.
Себебі, егер белоктағы болатын әр 20 амин қышқылын бір нуклеотидпен
кодтайтын болсақ, онда ДНҚ-да 20 нуклеотид болуы керек, ал шын мәнісінде
негіздердің бар болғаны төртеу-ақ. Екі нуклеотидте аз, себебі олар тек 16
амин қышқылын ғана /42 – 16/ кодтай алады. Демек, үш нуклеотидтің үйлесімі
64 амин қышқылын /43 – 64/ кодтауға толығымен жетеді. Осы төрт негіздерден
/А,Г,Ц,У/ үш үштен іріктеп ала отырып, сондай-ақ әрбір үштіктердегі
негідердің тіркесу ретін ескере отырып, 64 қисындастыру құрастыруға болады.
Біз, негіздердің төрт санынан-ақ 64 амин қышқылдарын кодта аламыз. Сірә,
триплеттердің артық мөлшерде болуы амин қышқылдарының кейбіреулерінің бір
ғана емес, бірнеше триплеттермен кодталады деп жорамалдайтын болса керек.
Мысалы, аланин ГЦУ, ГЦЦ, ГЦА, ГЦГ триплеттерімен кодталады.
Инициациялайтын кодондарға АУГ, ГУГ, УУГ жатады. Олар рибосомада
түзілетін полипептидтік тізбектің бас жағындағы амин қышқылын қосатын жерін
анықтайды. Яғни, полипептидтік тізбектің түзілуі солардың біреуінен
басталады.
Үш кодон /УАА, УАГ, УГА/ амин қышқылының белок молекуласына қосылуын
кодтамайды және полипептидтік тізбектің түзіліп болғаны жөнінде ескертеді.
Яғни, солардың біреуімен полипептидтік тізбектің түзілуі аяқталады. Бұл
терминациялайтын кодондар.
Т р а н с к р и п ц и я
Генетикалық хабар ағыны ДНҚ-дан и-РНҚ арқылы белокқа бағытталған. ДНҚ-
дағы хабар толықтырушы принципке сай и-РНҚ-ға көшіріледі. Бұл процесс
транскрипция деп аталады. Ол көптеген ферменттердің қатысуымен жүреді.
Транскрипция клетканың ядросында өтеді. ДНҚ молекуласының белгілі бір
бөлігінде и-РНҚ синтезделеді. Бұл бөлікті п р о м о т о р деп атайды. Осы
кезде ДНҚ нуклеотидтерінің бірізділігіне «көшіріліп жазылады». РНҚ-
полимераза ДНҚ-ның тиісті бөлігіне қосылып, оның қос оралымын ширатады да
рибонуклеотидтерді сәйкестік принцип бойынша байланыстырып ДНҚ-ның
құрылымын көшіреді. Фермент алға қозғалған сайын түзілген и-РНҚ тізбегі
матрицадан ажырайды да, ал ДНҚ-ның қос оралым ферменттің соңында қалыпқа
келеді. РНҚ-полимераза көшірілген бөліктің шетіне жеткен соң матрицадан
бөлініп цитоплазмаға ауысады да белок синтезіне қатысады.
Сөйтіп, транскрипцияның нәтижесінде ДНҚ-ның бөлігіндегі жазылған
хабар и-РНҚ-ға көшіріледі. И-РНҚ-ға көшірілген хабар рибосомаға
жеткізіледі.
Белоктардың биологиялық түзілуі және оның сатылары
Клеткадағы белоктың түзілуі өте күрделі және көп сатылы процесс. Қазіргі
кезде оның өте нәзік механизмдері анықталды. Клеткадағы белоктардың түзілуі
дәлме-дәл заңдылықпен генетикалық хабарға /информацияға/ сәйкес жүреді.
Белок цитоплазманың құрамындағы рибосома деген органоидтерде
түзіледі. Химиялық табиғаты жағынан рибосомалар 50-60 %-і РНҚ-дан және 35-
50 %-і белоктардан тұратын нуклеопротеидтер болып келеді. Рибосомалар
клеткада 3 тен 100 бірлікке дейін топтанған түрде болады /полисом/. Олар
бір-бірімен өзгеше өзіне тән жіпшелермен байланысқан. Әрбір рибосома өз
бетімен бір полипептидтік тізбекті түзуге қабілетті.
Трансляция. Белоктың рибосомада түзілуі
Белоктардың биосинтезіне барлық 20 амин қышқылы, АТФ, ГТФ, магний ионы, әр
түрлі ферменттер, РНҚ-ның барлық түрлері, рибосомалар, инициация,
элонгация, терминация факторлары және т.б. керек.
Клеткадағы белоктың түзілуі бірнеше кезеңдер арқылы өтеді.
Бірінші саты. Амин қышқылдарын активтендіру
және аминоацил – т – РНҚ-ның пайда болуы
Белок түзілуі амин қышқылын активтендіруден басталады. Олардың
активтенуі АТФ энергиясының және магний иондарының есебінен жүреді.
Амин қышқылы карбоксил тобы жағынан активтендіріледі. Соның
нәтижесінде аминоациладенилат пайда болады:
Әр амин қышқылының өзін активтендіретін жоғары талғампазды ерекше
ферменті бар. Оны аминоацил-т-РНҚ-синтетаза деп атайды. Бұл фермент
процестің келесі, аминоациладенилаттың т-РНҚ мен әрекеттесу, сатысына
қатысады.
Аминоациладенилат + т-РНҚ
аминоацил-т-РНҚ + АМФ
Аминоацил-т-РНҚ-ның байланыстыратын екі бөлімшесі бар. Бірінші
бөлімшесі тиісті амин қышқылын «анықтайды», ал екіншісі – т-РНҚ-ні. Сонан
соң т-РНҚ амин қышқылдарын клеткадағы белоксинтездеуші жинаққа
/комплекске/ алып барады.
Екінші саты. Белоксинтездеуші жинақтың рибосомадан және и-РНҚ-дан пайда
болуы.
Негізгі ұғымдар: транскрипция; рекогнация; трансляция; инициация;
элонгация; терминация.
Бақылау сұрақтары:
Ұсынылатын әдебиеттер:
Микромодуль 7 - Зат алмасу процестерінің өзара байланыстылығы
Дәріс 15. Заттар алмасуының өзара байланыстары
Дәріс сабақтың мазмұны:
1. Заттар алмасуының өзара байланыстарының жалпы заңдылықтары
2. Көмірсулар мен майлар алмасуының өзара байланыстары
3. Көмірсулар мен белоктар алмасуының өзара байланыстары
4. Белоктар мен майлар алмасуының өзара байланыстары
5. Нуклеин қышқылдарымен басқа заттардың алмасуының байланыстары
Заттар алмасуының өзара байланыстарының
жалпы заңдылықтары
Организмде әр түрлі заттардың биохимиялық өзгерістері бір-бірімен өте тығыз
байланысқан: біреуі екінішісіне тәуелді, бір уақытта, бірге, біртұтас өзара
қатыстықта өтеді. Организм – біртұтас құрылым. Қандай да бір заттар тобының
алмасуының бұзылуы тұтас бір организмнің зат алмасуының бұзылуына апарып
соғады.
Клеткалардың динамикалық күйі тіршілікті сипаттаудың ең бір тамаша
белгісі. Организмде өтетін зат алмасуының реакциялары жоғары дәрежелі
келісімділігімен сипатталады. Биохимиялық реакциялар белгілі бір ретпен
және бірізділікпен өтеді. Олар тіршілік әлемінің ұзақ эволюциясының
нәтижесінде біртұтас тәртіпті жүйе құра отырып, генетика тұрғысынан бекіді
де, тұқым қуалап ұрпақтан ұрпаққа тарады.
Зат алмасуы заттармен энергияның организмде өзгеруінің заңды тәртібі
болып келеді. Белоктар мен майлардың алмасуының үдемелілігі көмірсулардың
алмасуымен қамтамасыз етіледі және керісінше. Азықта майлар жетіспегенде
олардың организмге деген қажеттілігін өтеу үшін, белоктар мен көмірсулардың
ыдырауы күшейе түседі және т.т. Сөйтіп, организм біртұтастықта қызмет
етеді.
Сонымен, зат алмасуы деп, белгілі бір тәртіппен кезектесіп келіп
отыратын әр түрлі, күрделі және көп қырлы биохимиялық реакциялардың
жиынтығын айтады. Клеткадағы өтіп жатқан барлық процестердің жиынтығын,
яғни қоректік заттардың ыдырауын, жаңа қосылыстардың түзілуін және
энергияның айналымын зат алмасуы /метаболизм/ немесе зат алмасуының
диірмені деп атайды. Кребс циклі метаболизм қазаны сияқты.
Диірменнің ең бір тамаша қаиеті оның оңай түрде бөгде қоректік
заттарды өзгертіп, оларды организмнің өзінікіне айналдыруы.
Зат алмасуының өзара байланыстары орталық жүйке жүйесі, ішкі секреция
бездері арқылы реттеледі. Реттелу ферменттермен, гормондармен, цАМФ-пен
және биохимиялық реакциялардың жалпы өнімдерімен іске асырылады. Әрбір
ферменттік реакция белгілі бір метаболизм жолдарының бөлімін құрса, ал зат
алмасуы сол барлық метаболизм жолдарының жиынтығы болып келеді. Көптеген
метаболизм жолдардың қиылысында тұрған «торапты» метаболитке пирожүзім
қышқылы жатады. Бір жағдайда күрделі заттардың ыдырауы онымен аяқталса, ал
екіншісінде одан түзілуі басталады. Әр түрлі алмасулардың өзара
байланыстары Кребс циклінің реакциялары арқылы іске асады.
Сонымен, биохимияның ең түпкі /міндеті/ мақсаты – тірі организмдердің
тіршілігін химия тілінде жазып шығу.
Көмірсулар мен майлардың алмасуының
өзара байланысы
Көмірсулардың майға айналуы. Көмірсулардың майға айналуын мал шаруашылық
тәжірибесі дәлелдейді. Мысалы, құрамынджа көмірсуы көп азықтарды /картоп,
асқабақ, қызылша/ семіртуге қойған шошқаларға, қаздарға берсе, онда май
қорларында майлардың мол жиналуын /қабаттануын/ байқауға болады.
Май молекуласы глицеринмен май қышқылдарының күрделі эфирі болып
келетіндіктен, көмірсулардан глицериннің және май қышқылдарының пайда
болуын жеке-жеке қарастырып өтейік.
Глицериннің көмірсулардан түзілуі онша күрделі емес. Көмірсулардың
анаэробтық ыдырауының аралық өнімі – фосфорланған глицеральдегид
тотықсызданып фосфоглицеринге айналады. Ал соңғысы фосфатазаның көмегімен
гидролизденіп глицерин түзеді.
Жоғары май қышқылдарының көмірсулардан пайда болуы біздерге Кнооп
теориясынан белгілі.
Май қышқылдарының ( - тотығуы ацетил – КоА-ның пайда болуына әкелді. Ал,
ацетил – КоА тек қана май қышқылдарының тотығуының аралық өнімі ғана емес,
сонымен қатар көмірсулардың аэробтық ыдырауының да аралық өнімі болып
келеді. Ол үшін көмірсулардың ыдырауындағы пирожүзім қышқылының ацетил –
КоА-ға айналуын еске түсірейік.
Сонымен, ацетил – КоА көмірсулар мен майлардың алмасуын байланыстырушы
түйін болып келеді. Осы жерде екі алмасу бір-біріне айнала алады, бірігеді.
Әрі қарай осы ортақ өнім сол екі алмасуға ортақ бір циклде сол бір зат
алмасуының ақырғы өнімдеріне: СО2 және Н2О-ға ыдырайды.
Майлардың көмірсуларға айналуы. Бұл процесс қысқы ұзақ ұйқыға түсетін
организмдерде болады. Қыста тыныс алу коэффициенті өте төмен – 0,4-0,6.
Мұндай тыныс алу коэффициенті майларға тән. Ал бұның өзі көмірсулардың
түзілуіне жалғыз материал май қышқылдары ғана бола алатындығын дәлелдейді.
Клетка липазасының ықпалымен май гидролизденеді.
Глицерин өзінің альдегидіне тотығып, ал соңғысы фосфорланады да,
глюкоза және гликогеннің пайда болуының қайнар көзіне айналады.
Жоғары май қышқылдарының ( - тотығуынан ацетил – КоА, ал одан пируват
және т,.б., анаэробиозға тән, заттар пайда болады. Міне, бұл да майлардың
көмірсуларға айнала алатындығының мысалы бола алады.
Көмірсулар мен белоктардың алмасуының
өзара байланыстары
Екі алмасудың байланыстырушы түйіні пирожүзім қышқылы болады.
Пируваттан аланин, фенилаланин, тирозин, триптофан, гистидин және басқалары
пайда бола алады.Бұдан басқа, пируваттан қымыздық сірке қышқылы түзіледі,
ал одан аспарагин қышқылы құрылады:Пирожүзім қышқылы трикарбон қышқылының
цикліне еніп L-кетоглутар қышқылына айналады, ал одан глутамин қышқылы
пайда боладыКөмірсулармен белоктардың бір-біріне айналымы
глюкокортикоидтармен реттеледі.Керісінше, белоктардан көмірсулар түзілуі
мүмкін. Көптеген амин қышқылдарынан организмде пирожүзім қышқылы түзіле
алады, ал пируваттан көмірсуларға өту күрделі емес.
Белоктар мен майлардың алмасуының
өзара қатыстары
Ацетил – КоА қымыздықсірке қышқылымен конденсацияланып Кребс цикліне
түсіп ( - кетоглутар қышқылының түзілуін қамтамасыз етеді, ал соңғысы
глютамин қышқылына аайналады.
Ацетил – КоА организмде қымыздықсірке және пирожүзім қышқылдарын ұдайы,
кең көлемде өндіріп отырады. Екі қышқылдан да амин қышқылдары /аланин,
аспарагин, треонин/ түзіледі.
Керісінше, майлардың белоктардан пайда болуы мүмкін. Амин қышқылдарының
ыдырауынан пирожүзім қышқылы пайда болса, ал одан тотыға декарбоксильдену
арқылы ацетил – КоА түзіледі.
Нуклеин қышқылдарымен басқа заттардың
алмасуының байланыстары
Нуклеин қышқылдарына арналған тақырыпта айтып кеткендей, амин
қышқылдары /аспарагин, глицин, глутамин/ пурин және пиримидин сақиналарын
құруға қатынасады. Бұның өзі жер бетіндегі тіршіліктің даму тарихында
белоктардың түзілуі бірінші /алғашқы/ процесс, ал нуклеин қышқылдарының
түзілуі екінші, яғни белоктың синтезін қамтамасыз етуге бейім, процесс
екенін көреміз.
Нуклеин қышқылдарымен көмірсу алмасуларының арасында да байланыстар
бар.
Пурин және пиримидин нуклеотидтерінің құрамды бөліктері – D-рибоза және
D-оксирибоза – нуклеин қышқылдарының молекуласына көмірсулардың ыдырауы
есебінен түседі.
Ал, нуклеин қышқылдарының ыдырауы көмірсулардың түзілуін әр түрлі
көмірсулармен қамтамасыз етеді.
Екінші бір қатынас, ол нуклеозиддифосфаттар мен
нуклеозидтрифосфаттардың түзілуінің көмірсулардың клеткада ыдырау деңгейіне
байланыстылығында жатыр. Түзілу үшін АТФ қажет, ал көмірсулардың аэробтық
ыдырауы оның бай көзі екенін білеміз.
Үшінші дәлел: Нуклеин қыщқылдарының клеткадағы түзілуі гистон түріндегі
белоктармен реттеледі.
Сонымен, тірі организм үздік зат алмасудың арқасында өз тіршілігін
қамтамасыз ете алатын, өзін-өзі реттеуші үйлесімді жүйе болып саналады
Негізгі ұғымдар: тәуліктік қажеттілік; энергетикалық заттар.
Бақылау сұрақтары:
Ұсынылатын әдебиеттер:
Өзіңді тексер
1.Көмірсулардың майға айналуында байланыстырушы түйін: а)глюкозо-6-фосфат;
б)3-фосфоглицерин қышқылы; в)ацетил- КоА; г)пирожүзім қышқылы; д)изоцитрат
2.Кребс айналымыдна алма қышқлы дегидрленіп айналады: а)фумар қышқылына; б)
янтарь қышқылына; в) қымыздық-сірке қышқылына; г)α-кетоглутар қышқылына; д)
лимон қышқылына
3.Көмірсулар мен нуклеин қышқылдарының алмасуларын байланыстырып
қосылыстардың аты: а)рибоза және дезоксирибоза; б)глюкоза және галактоза;
в)ксилоза және арабиноза; г)сүт және фумар қышқылы; д)пирожүзім және фумар
қышқылы
4.Белокатр мен нуклеин қышқылдарның алмасуларын байланыстыратын қосылысты
ата:
а)серин және аланин; б)глицин және аспарагин қышқлдары; в)триптофан және
гистидин; г)треонин және пролин; д) валин және лейцин
2. Зертханалық-семинар сабақтарының жоспары
Майда, суда еритін витаминдерге тән сапалық реакциялар
Сабақтың мақсаты: Майда еритін витаминдерге тән сапалық реакциялармен
студенттерді таныстыру.
Әдістің принциптері: Сапалық реакциялар витаминдердің химиялық
құрылыстарының айрымашылықтарына негізделген.
Байқалған: құбылыстарды кестеге қорытындылап жазыңыз
Ферменттердің биологилық катализатор ретіндегі жалпы
қаситеттері
Жұмыстың мақсаты: Ферменттердің жалпы қасиеттерімен студенттерді тансытыру
Байқалған:
Гормондарға сапалық реакциялар
Жұмыстың мақсаты: Инсулин, адреналин және фолликулин гормондарына сапалық
реакцияларымен танысу
Әдістің принципі: Бұл тәсіл гормондардың химиялық құрылысына байланысты
түрлі-түсті реакциялар беруіне негізделген.
Байқалған:
Зат және энергия алмасуы. Биологиялық тотығу тізбегі.(семинар )
Сабақтың мақсаты: Студенттерді зат, энергия алмасуын зерттейтін әдістермен
және биологиялық тотығудың негізгі ұғымдарымен таныстыру
Глюкозаны Бертран әдісімен анықтау
Жұмыстың мақсаты: Студенттерді глюкозаны анықтау әдісімен таныстыру
Қан сары суындағы холестеролды илька Әдісімен анықтау
Жұмыстың мақсаты: Холестеролды анықтау тәсілі Либерман-Бурхард реактивімен
көкшіл-жасыл ерітінді түзуіне негізделген. Ерітіндінің қанықтығы
холестерол мөлшеріне сәйкес болады.
Жалпы белокты рефрактометриялық әдіспен анықтау
Жұмыстың мақсаты: Қан сарысуындағы және жұмыртқа белогындағы жалпы белокты
рефрактометориялық әдіспен анықтау.
Нуклеопротеидтер гидролизі
Жұмыстың мақсаты: Нуклеопротеидтердің құрамын анықтау үшін қышқылдық
гидролиз жүргізеді. Жартылай гидролиз барысында нуклеопротеидтер
қарапайым белок және нуклеин қышқылдарына ыдырайды.
Нуклеопротеидтердің толық гидролизі нәтижесінде мына заттар
түзіледі:
- полипептидтер мен амин қышқылдары;
- пурин және пиримидин негіздері;
- көмірсулар (рибоза және дезоксирибоза);
- фосфор қышқылы
Гидролизат құрамындағы заттарды сапалық реакциялармен ашады .
Әдістің принципі: Күрделі белок – нуклеопротеидтердің химиялық құрамын
анықтау.
Зат алмасуының өзара байланыстары (семинар)
1. Заттар алмасуынының өзара байланыстарының жалпы заңдылықтары.
2. Көмірсулар мен майлардың алмасуының өзара байланысы.
3. Көмірсулар мен белоктардың алмасуының өзара қатынастары.
4. Белоктар мен майлардың алмасуының өзара қатыстары.
5. Нуклеин қышқылдары мен басқа заттардың алмасуының байланыстары.
3. СТУДЕНТТІҢ ӨЗДІК ЖҰМЫСЫ
1. Студенттің өздік жұмысын ұйымдастыру жөніндегі әдістемелік ұсынымдар:
Студенттің өздік жұмыстары төменде көрсетілген тақырыптар бойынша 5-7
бет көлеміндегі реферат түрінде жазылады.
Студенттің өздік жұмысының тақырыптары:
1 Тірі табиғаттағы су
2 Тірі ағзадағы минералды заттар
3 Фотосинтез
4 Қан биохимиясы
5 Жүйке ұлпасы биохимиясы
6 Бұлшықет ұлпасы биохимиясы
7 Жалғастырушы ұлпа биохимиясы
9 Бауыр биохимиясы
10 Бүйрек биохимиясы
11 Зәр биохимиясы
12 Сүт биохимиясы
13 Ет биохимиясы
14 Тері биохимиясы
15 Жүн биохимиясы
-----------------------
[pic]
[pic]
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz