Тірі организм дегеніміз- белгілі құрылымы бар биологиялық система. Тірі организмде үзіліссіз зат алмасу жүріп жатады.
Зат алмасу дегеніміз – организмде жүріп жататын барлық химиялық процестердің жиынтығы.Организмдегі зат алмасу тіршіліктің негізгі белгісі болып табылады. Тірі организм зат алмасудың нәтижесінде пайда болып жарыққа шығады, тіршілік етеді, өсіп жетіледі және өледі.
Зат алмасу физиологиялық – ас қорыту, сіңіру, бөліп шығару, физикалық-химиялық-сорбция, диффузия, биопотенциалдар, биохимиялық-заттардың синтезделуі, ыдырауы, өздігінен- өзі құралуы сияқты т.б әртүрлі кейде қарама-қарсы процестерді айтамыз.
Зат алмасудың негізгі 3 кезеңі:
- Ас қорыту (тамақтану биохимиясы)
- Аралық алмасу (клетка ішілік зат алмасу)
- Бөліп шығару (түзілген соңғы заттар)
Ас қорыту, ыдырауы:
Полимерлердің мономерлерге дейін ақуыздың амин қышқылдарына, көмірсулардың моносахаридтерге, майлардың май қышқылына және глицеринге дейін ыдырауы.
Тамақтың негізгі компоненттері: көмірсулар, майлар, ақуыздар.
Тамақтың қосымша компоненттері: микроэлементтері, дәрумендер, Na және K тұздары.
Ас қорыту процесі асқазан жолдрында жүреді, яғни асқазанға түскен ас қорытылып, ішектің кілегейлі қабатына сіңіріледі.
Аралық зат алмасу, басқа сөзбен айтқанда метоболизм – тірі клеткада жүретін барлық химиялық процестерден тұрады. Тірі клеткада көптеген биохимиялық реакциялар жүреді.
Метоболизм– көптеген мультиферменттік жүйелердің өзара тығыз байланысының арқасында іске асатын клетканың белгілі бір бағытқа бағытталған, аса мұқият ұйымдасқан белсенділігі.
Метоболизм қызметі:
- Клетканың ағзаға түскен тамақтың ыдырауынан түзілетін энергиямен қамтамасыз ету.
- Тамақты кіші молекулалы заттарға дейін ыдыратып, оларды басқа макромолекулаларды құрауға қолдануға дайындау.
- Ақуыз, нуклеин қышқылдары, майлар, полисахаридтер т.б сияқты макромолекулаларды, биополимерлерді олардың құрамды бөліктерінен жинау, құрастыру.
- Клетканың арнаулы қызметі үшін қажет биомолекулалардың синтезі мен ыдырауы (гормондар,медиаторлар, кофакторлар).
Сонымен қорыта келгенде, метаболизм энергетикалық және құрылыстық қызмет атқарады.
Метаболизм 2 түрге бөлінеді:
Катаболизм – күрделі органикалық молекулалардың қарапайым, кіші молекулалы заттарға дейін ыдырауы. Мысалы, тамақпен түскен көмірсу, май, ақуыз көптеген сатылы биохимиялық реакциялардың нәтижесінде сүт қышқылына, СО2 және аммиакқа дейін ыдырайды.
Анаболизм биосинтез, яғни анаболизм кезінде кіші молекулалы заттардан, “құрылыстық белоктардан “үлкен молекулалы заттар ақуыздар, полисахаридтер, липидтер т.б. Түзіледі. Биосинтез үшін эергия қажет. Энергияның көзі ретінде АТФ-тың АДФ-қа және фосфор қышқылына дейін ыдырау реакциясы және НАДФН * Н+ қолданылады.
АТФ → АДФ + Фн
Катаболизм– (гр.ката-төмен,баллен-тастау) күрделі органикалық қосылыстардың ыдырап, қарапайым молекулаларға айналуы.Азық-түлік, жем-шөп арқылы организмге енген және тканьдер мен органдарға барған белоктар, липидтер, көмірсулар бірқатар катаболиздік реакциялар нәтижесінде ыдырап, ақырғы өнімднрге (CO2, H2O, NH3) айналады да, сыртқа бөлініп шығады. Катаболиздік реакциялар кезінде органикалық молекулалардан бос энергия бөлініп шығады және олар АТФ макроэргиялық байланысында, басқа да нуклеоидтерге жиналады. Жиналған осы энергия тірі организмнің тіршілік әрекетін іске асыру үшін жұмсалады.
Анаболизм-(гр.ana- жоғары деген сөзі) белоктар, майлар, нуклеин қышқылдарының және жасуша мен ұлпадағы басқа да биомолекулалардың синтезі.Мұндай синтез катаболизм кезінде пайда болған заттардың есебінен іске асады. Анаболизм реакциялары кезінде АТФ макроэргиялық байланыстарынан босап шыққан энергия жұмсалады. Анаболизм процесі кезінде организмның құрам брліктері қалыптасады және жаңа бөліктері түзіліп жаңарады. Ал организмді тұтастай алып қарастыратын болсақ, ересек организмның дене құрамы біркатар уақыт бойы оншама өзгере қоймайтыны белгілі.
Катаболиз, анаболиз процестері:
Клеткадағы катаболиздік және анаболиздік реакциялар бірінен-бірі тәуелсіз болады және бір мезгілде жүреді. Бұл екеуі зат алмасудың біртұтастығын және оның мазмұнын көрсетеді. бұл реакцияларды ферменттер катализдейді және және оны эндокриндік жүйе мен орталық нерв жүйесі басқарып, реттейді. Катаболизм және анаболизм нәтижесінде түзілетін қосылыстар метаболиттер немесе- аралық өнімдер деп аталады. Катаболизм диссимиляция деп, ал анаболизм ассимиляция деп те аталады.
Негізгі қоректік заттар (белоктар, көмірсу және майлар)-күрделі де жоғары молекулалы қосылыстар. Сондықтан олар ас қорыту жолында ішек-қарын қабырғасы арқылы сорылып, организмге ене алмайды.Ол заттар организмге сіңіп,оның құрам бөлігіне айналу үшін оларды ыдырату және қарапайым молекулалы заттарға айналдыру қажет.Қоректік заттардың ыдыракп айырылуы әр-түрлі ферменттердің әсері арқылы іске асады және ол ас қорыту процесі деп аталады.
Зат алмасу қарқыны
- Белок алмасу
- Көмірсу алмасу
- Май алмасу
- Су алмасу
- Минерал алмасу
Клетка ішінде катаболиттік және анаболиттік реакциялар бір уақытта жүреді,бірақ олдардың жүру жылдамдықтарының реттелуі біріне-бірі тәуелсіз болады.
Клетка макромолекулалары өздерінің негізгі құраушы бөлімдеріне ыдырайды: полисахаридтер —- гексозалар, майлар —-май қышқылдарына және глицеринге, ақуыздар —- амин қышқылдарына дейін ыдырайды.
Метоболиттер. Метаболизм – катаболизм және анаболизмніңң үздіксіз бірлігі. Метоболиттердің тұрақты концентрациясы синтез бен ыдырау процестерінің динамикалық тепе-таеңдігі. Бір клеткада біріне-бірі қарама-қарсы екі процестің бірлігін қамтамсыз ету.
Биологиялық мембраналар ең алдымен клетка метаболизмінің биохимиялық, клеткалық және физиологиялық деңгейде интеграциялық және дифференциялық ( іріктеу және басқару ) жүйесі. Биохимиялық деңгейде болатыны биомембранасыз АТФ-тың синтезі,мысалы гормондардың зат алмасуға әсері жүрмейді.Клеткалық және субклеткалық деңгейде болатыны мембранасыз ядроның, митохондрийдің, лизосомалардың, цитоплазманың өз қызметтерін істеуі мүмкін емес.
Зат алмасуды зерттеу әдісінің екі түрі
- бүтін ағзада
- мүшелер мен тіндер кесінділерінде.
Метаболизм процестерін бүтін ағзада зерттеу. Бұл ескі әдіс болғандықтан изотоптарды (атомдарды) қолдану барысында жаңарып, ХIХ ғ. Басында ғалымдар көптеген мысалдар келтіре бастады. Кноп май қышқылдарының оргазмде таралуының зерттеуіне жасаған эксперименттері соған мысал бола алады.
Әдетте тұрақты изотопты элементтер қолданылады, олар бір бірінен организмдегі салмағы кең таралған элементтер (ауыр изотоптар) немесе радиактивті изотобы бойынша ерекшеленеді.
Мүшелер кесінділеріндегі метаболизмге зерттеулер. Артериясы кесілген органға қандайда бір зар ертіндісін және сұйықтықтағы затты талдау, бізге мүшеде қандай айналуларға заттың ұшырауын көрсетеді. Мысалы,осындай жолмен бауырда азоттың әсерінен мочевинада амин қышқылы түзіледі. Осы әдіс арқылы бауырдын негізгі қызметі кетонды заттар мен мочевинаны түзу деп бекітілді.
Тіндер кесінділерінде зерттеу әдісі. Микротома арқылы мүше кесіндісін (тіндер) аламыз, оларды құрамында дәл сондай немесе өзге қосындылары бар, белгілі бір температурада, құрамында газы бар орталарға орналастырып, түзілген өнімдерді зерттейді. Мысалы, осы әдіс арқылы тіндердің тыныс алуын (тіндегі оттегінің жұмсалуы және көмір қышқыл газының бөлінуі) зерттеуге болады.
Тұрақты изотоптар ішінде жиі қолданатын салмағы екіге тең сутек изотобы (дитериі, 2Н), массасы 15 ке тең азот(15 N), массасы 13 болатын көміртек(13С) және массасы 18 оттек(18О). Радиактивті изотоптардың ішінен қолданылатын сутек изотобы (трити, 3Н), фосфор(32Р және 33Р), көміртек (14С), күкірт (35S), йод (131I), темір (59Fe), натрий(24Na) және т.б.
Қорыта келгенде, метаболизм – катабализм мен анаболизмнің үздіксіз бірлігі. Метаболиттердің тұрақты концентрациясы (глюкоза,ақуыз, май қышқылдары), синтез бен ыдырау процестерінің динамикалық тепе теңдігі.
Биологиялық мембраналар ең алдымен, клетка метаболизімінің биохимиялық, клеткалық және физиологиялықдеңгейде интеграциялық және дифференциялық(іріктеу және басқару) жүйесі. Биохимиялық деңгейде болатын биомембранасыз АТФ- тың синтезі, гормондардың зат алмасуға әсері т.б. жүрмейді.
